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我国的公路桥涵建设大多采用钢筋混凝土及圬工结构,由于其本身存在不可避免的缺陷,使得结构特性良好的钢波纹管越来越多的应用于公路桥涵建设中。钢波纹管的波纹结构具有较强的抗变形能力。钢波纹板可标准化设计、批量生产。钢波纹管涵的工程造价低、施工工期短,后期养护简单,可减少常规建材使用,环境效益突出。我国主要在一些特殊地质上修建了大量小孔径钢波纹管涵,而且对其应用研究也较成熟。但波纹钢结构在高等级公路桥涵中的应用较少,尤其是多孔大直径钢波纹管的应用,与之相关的研究也较少。 本文主要分析了多孔大直径钢波纹管涵的受力特征,结合背景工程中的应用实例,采用现场试验及数值模拟分析的方法对其进行了分析研究。论文的主要研究内容及结论有: (1)钢波纹管涵的现场试验研究。通过埋设土压力盒和粘贴应变片,监测在施工过程中,钢波纹管涵在不同填土高度下受到的周边土压力及变形特征。分析得出侧管和中管受到的土压力在管顶填土高度1m左右出现极小值,后随管顶填土高度的增加而增大,其应变变化规律因填土位置的不同而存在差异。多孔钢波纹管并列设置构成涵洞时,管与管之间存在相互影响,侧管受的影响较大。 (2)钢波纹管涵的数值模拟分析。在对钢波纹管涵洞进行现场监测的基础上,建立钢波纹管涵的力学模型,分析其在不同填土高度、不同荷载、不同管径及不同排列方式下的受力变形特征。分析得出,在不同填土高度,侧管的应力及管顶相对管底的位移大于中管,其变化规律一致,但随管径的变化存在差异;管顶填土达到一定高度时,可忽略汽车活载对钢波纹管涵的影响;当多个钢波纹管并排设置构成涵洞时,最外侧管的应力及管顶相对管底的位移基本相同,其余中间管的应力及管顶相对管底位移几乎相同,且数值较小。 (3)结合背景工程施工过程,从钢波纹管涵回填材料、管涵楔形部位填筑及管涵端口砌筑等方面研究大直径钢波纹管涵的施工技术。