岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 2532-2546.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0976CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.0976
卞海丁,魏进,王锦涛
BIAN Hai-ding, WEI Jin, WANG Jin-tao
摘要: 不同于传统小直径圆形钢波纹管涵洞,大跨径管拱形钢波纹管涵洞在路基工程中的应用与研究较少。依托延安某高速公路工程,详细阐述了现场试验方案,测试了一个少见的9.5 m跨径,6.5 m矢高的管拱形钢波纹管涵洞在路堤回填过程中的受力变形特性,采用数值模拟进一步研究了管涵参数对其受力变形特性的影响,引入土拱效应系数Mf,结合正交试验与数值模拟建立了考虑土拱效应的大跨径管拱形钢波纹管涵洞的土压力计算模型,最后通过现场试验结果验证了计算模型的准确性。研究结果表明:回填过程中管涵的竖向变形大于水平变形,同位置处的波谷应力大于波峰,土拱效应的存在使得管顶土压力与沉降均呈V形分布。回填过程中管顶的变形最大,为36.1 mm,满足变形不超过2%跨径的规范要求,但设计人员应重点关注管涵两侧90°处波谷的应力设计。管涵的螺栓拼接位置建议设置在管周顺时针30°、180°、330°附近。增大波纹尺寸与钢板厚度能够一定程度上减小管涵的变形与应力,但设计阶段应综合考虑成本造价与材料特性。所建立的理论模型计算结果与现场试验结果较为吻合,能够有效反映大跨径管拱形钢波纹管涵洞上部的土压力分布。研究成果可为大跨径管拱形钢波纹管涵洞的设计、施工与理论分析提供参考。
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