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施工前应综合考虑钢波纹涵管的下沉量

发布日期:2020-09-02 09:53浏览次数:
钢波纹涵管在内使用十余年,从一开始的在青藏铁路和公路的应用研究,为后期使用推广奠定了良好的基础,目前已在很多地质地形情况下应用,并取得了良好的经济与社会效益,先后在多年冻土区、湿陷性黄土区、软土区、沿海区、沼泽区、山区高填方、平原浅填方区、膨胀土区等地形特征中应用。
施工前应综合考虑钢波纹涵管的下沉量
基坑开挖应以拟建的钢波纹管涵为三倍于钢波纹管涵的宽度为宜。如因工地过小不得以时至少应确保跨径以外l.5m以上的作业空间。这样既方便组装,又利于钢波纹管涵周围的回填及密实。地基要对整个钢波纹管涵保持均匀的承载力。
要避免软弱基和岩基交叉的地基,如果实在不可避免软弱地基要用砂石及砾石压实成形,岩石地基挖掘后用沙砾重新换填,厚度至少30cm,尽量减少整道涵洞的沉降量。基础的厚度从钢波纹管厂家的底部算起30一80cm左右为宜,用透水性好,粒度分布良好的沙质土或沙砾或碎石土成形,密实度达到设计要求。
材料的大粒径不得超过波长的1/2或不大于50mm:与波纹钢板接触部分要铺设厚度7—15cm的粗砂垫层,其大粒径为12mm。基础砂垫层的压实度不应小于96%。在工程设计中,对于波纹管的轴向屈曲一般按整体抗弯刚度相等的原则将波纹管等效成Euler柱进行计算;对于波纹管的环向屈曲则采用曲梁模型(一段带刚度的子午线),按曲梁产生“塑性铰”的条件确定环向屈曲的临界压力。除此之外未见有更精确的理论分析。迄今为止,对波纹管屈曲机理的认识、对失稳临界压力的计算远未达到令人满意的程度。
 
多层波纹管层间接触状况较为复杂,用非线性有限元模拟其载荷—响应状况尚有一定难度。深入研究多层波纹管层间接触状况,建立合理的非线性计算模型,并通过试验验证提出合理的设计方法是今后波纹管研究的重要内容之一。加强对内压-轴向循环压缩位移组合工况下波纹管平面稳定性试验研究,并采用数值计算方法作深入探讨,以建立适合于工程使用的判定方法,是今后波纹管平面稳定性研究的重要内容。
虽然波纹管的静动力分析已有大量研究成果,但由于问题的复杂性,对诸如石油储运中广泛出现的波纹管抗震分析及波纹管与内部流体动力耦合等问题,却基本无人问津。在高温、高压、腐蚀等特殊工况下,对波纹管的静力特性、动力特性问题的研究,大多处于经验或试验阶段,理论成果较少;在高温、低温或随机振动环境下,波纹管的疲劳寿命问题、应力腐蚀问题也还在探讨阶段。
目前对波纹管的特征值分析,少量的研究也仅给出U型波纹管轴对称振动的固有频率,目前尚未见到对C型波纹管特征值分析的报道。波纹管主要起连接和补偿作用,可以补偿轴向、横向、弯曲、角向位移等等,但有时会既需要它这种良好的位移补偿作用,又需要承受一定量的扭矩,开展对波纹管的扭转失稳研究是非常必要的,内这方面的理论研究和试验资料均相当有限。
 
目前际上还没有一套统一的波纹管设计标准,在现有的各个家一些标准中,以下几个技术问题都尚未解决设计温度下成形态波纹管材料屈服强度取值;角位移和横向位移对柱稳定性的影响;轴向压缩位移对平面稳定性能的影响;轴向拉伸位移对耐压强度性能的影响;大应力幅值对疲劳性能的影响波纹管的广泛应用促进了其设计、制造技术的日臻成熟,波纹管的力学性能研究也从工程近似计算、解析法向有限元为主的数值计算发展。
随着钢波纹涵管厂家应用范围的不断扩大,新工程问题(如波纹管抗震问题)不断出现,对复杂工况下的静力学、动力学特性,虽已开始了一些有益的探讨,但仍有许多问题尚待进一步研究并按照涵管安装要求在基础上预留3—6‰的预拱度埋设于一般土质地基上的波纹管,经过一段时间后,常会产生一定的下沉,而且往往是管道中部大于两端。因此,铺设于路堤下的波纹管身要设置预留拱度。其大小根据地基土可能出现的下沉量,涵底纵坡和填土高度等因素综合考虑,通常可为管长的0.3%~1%,大不宜大于2%,以确保管道中部不出现凹陷或滑坡。
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