施工期重车行驶下浅埋FRPM管涵洞安全性研究

玻璃钢夹砂管具有轻质高强、施工工期短、耐久性能好等优势,可作为替代传统钢筋混凝土的公路管涵材料,在公路工程上应用前景广阔。为研究公路施工期间工程运输车行驶状态下对埋地玻璃钢夹砂管涵洞受力特征的影响,确保管涵安全的覆土厚度,通过设计现场动载试验,分析不同覆土厚度和重车荷载行驶下玻璃钢夹砂管的力学性能。结果表明,施工期玻璃钢夹砂管涵洞管顶为控制点,最大应力为0. 6 MPa,远小于管涵抗压强度,覆土厚度为50 cm时可允许重型工程运输车通行。本文研究对公路施工期间玻璃钢夹砂管涵洞安全性控制点具有重要的指导意义与工程推广应用价值。     

双排小管径管替代单孔大管径涵洞的可行性分析

为解决大直径玻璃钢夹砂管的应用受路基标高和管顶填土高度限制的问题,对小管径双排玻璃钢夹砂管涵洞和大管径单排玻璃钢夹砂管涵洞的力学性能、管涵成本和工程费用等方面进行对比分析,论证小管径双排管替代大直径管道的可行性。研究结果表明:路基设计标高相同条件下,小管径双排管涵洞能够获得更加充足的覆土高度,从而显著削弱外荷载对管涵产生的应力效应,替代方案能够保证管道在低应力状态下服役,对延长管道的使用寿命有利;在相同工况下,单排管与双排管的应力值满足各自抗压强度和抗拉强度的要求,小管径双排管涵洞更具备良好的安全储备;小管径双排管涵洞较大管径单管涵的生产成本和工程费用每延米可节约1172.39元,经济效益显著。     

双排玻璃钢夹砂管涵洞室内试验变形特征分析

大孔径玻璃钢夹砂管经常由于管材生产、运输以及公路涵洞标高等问题,在公路涵洞中的应用受到限制。为探讨用小孔径双排管代替大孔径玻璃钢夹砂管的可行性,通过室内模拟试验,分析双排管在单个管涵受荷载作用条件下各自变形的物理力学特征和变化规律。试验结果表明,在单个管涵受荷载作用条件下,双排管的变形之间存在相互作用关系,管涵变形具有不均衡性,且双排管的受力薄弱区域出现在加载管涵的管顶及两个管涵相邻位置,其结果可以作为双排管安全性的控制点和实际工程的设计依据。     

多排玻璃钢夹砂管涵洞力学性能研究

以双排管涵洞室内足尺试验与有限元理论为基础,建立三排管涵洞模型进行数值模拟。通过对不同工况下的多排管涵洞进行分析,探究多排管的受力状态与变形特征,同时探讨管涵间距对邻管变形产生的影响。由此得知多排管涵洞在加载条件下的最不利管涵及其最不利管涵的最不利部位,土体压实度与管涵间距会对多排管涵洞变形产生积极影响。为实际公路工程中选用多排玻璃钢夹砂管涵洞提供了设计依据与应用价值。     

玻璃钢夹砂管树脂砂浆强度优化试验研究

玻璃钢夹砂管作为一种柔性非金属复合材料,力学性能优良,综合经济效益好,在公路涵洞工程具有广阔的应用前景。由于路面长期受重型车辆荷载作用,对埋地管涵的强度有更高的要求,其夹砂层质量尤为重要,而目前众多企业生产的FRPM管夹砂层均存在问题。通过制作不同级配的试样优化夹砂层强度,分别测试其抗折和抗压强度,并采用体视显微镜分析试样的断面形貌特征。结果表明,第4组级配试样的力学性能最优,其石英砂和树脂粘结状态较好,树脂填充密实,为玻璃钢夹砂管的生产质量控制和在公路涵洞工程上的推广与应用提供科学的依据。     

基于室内试验的公路FRPM管涵洞有限元分析

为深入研究玻璃钢夹砂管涵洞的力学特性,基于室内试验结果和工程实际,借助ABAQUS建立有限元分析模型,选取室内试验中两种工况的试验结果与数值模拟进行对比分析。结果表明,有侧限环向应变模拟结果与实测值非常接近,验证了数值模拟的正确性,无侧限埋地玻璃钢夹砂管道与室内有侧限试验模型结果具有相同的受力变化形式,当管涵的竖向变形达到直径的5%时,管顶上端填土高度为50 cm、70 cm条件下对应的极限承载力分别为66 t和71 t,为玻璃钢夹砂管涵的公路推广应用提供了重要的理论基础。     

车辆超载下玻璃钢夹砂管涵洞安全评价

为评价埋地玻璃钢夹砂管涵洞的安全性,保障道路交通运输安全,本文以理论计算为基础,进行现场试验检测,综合分析地面车辆荷载和竖向土压力传至公路下的埋地玻璃钢纤维夹砂管上的作用力与管涵的受力变形特性,然后用回归预测模型计算1200 k N荷载下的力学参数值,验证管涵安全运营状况。结果表明,理论计算和现场试验进行比对,验证了车辆荷载作用下直径1.5 m、厚38 mm的玻璃钢夹砂管的安全可靠性,为玻璃钢夹砂管设计和施工提供科学理论依据。     

玻璃纤维增强塑料夹砂管涵疲劳性能试验研究

模拟涵洞受力状态下的玻璃钢夹砂管进行室内疲劳试验,试验研究表明,玻璃钢夹砂管管涵经250万次疲劳加载后,承载力和环刚度降低不显著,没有发生分层开裂和脆断,完全符合公路涵洞实际应用要求。在室内疲劳试验基础上,提出了符合公路规范的玻璃钢夹砂管疲劳寿命的预测公式,并分析了影响玻璃钢夹砂管疲劳性能的因素,为玻璃钢夹砂管在公路涵洞推广使用中的耐久性设计提供了可靠的分析基础。     

荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管受力特征分析

就埋地玻璃钢夹砂管在荷载作用下的受力特征问题,进行室内模拟试验与分析,试验采集了不同试验工况下埋地管道不同部位应力应变、管周不同位置土压力以及变形特征,得出了管道在不同荷载作用下的管土相互作用规律,从而判断埋地管道关键部位受力性状,并可为荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管涵设计提供科学依据。     

动荷载作用下玻璃钢夹砂管力学响应分析

为分析不同动荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的力学响应情况,选取22 t振动压路机,39.4 t和60.4 t重型工程运料车,测试施工期浅埋玻璃钢夹砂管的振动速度时间曲线,并采用快速傅里叶变换方法确定玻璃钢夹砂管振动主要频率和幅值。研究表明,22 t振动压路机强震最大振动速度和幅值大于重型工程运料车的振动响应值,与实际压路机用大振动力强震吻合,而三种动荷载对埋地管涵的力学响应均较小,说明管涵刚度高,故施工阶段管顶浅埋土压实完后允许重型工程运料车通行,从而为玻璃钢夹砂管的施工和推广应用提供理论依据。     

离心SHS陶瓷复合钢管的裂纹形成机理

根据离心ＳＨＳ陶瓷复合钢管温度场的数值模拟结果,对各层的温度,尺寸以及陶瓷层中应力在冷却过程中所发生的变化进行了分析和有关计算研究了陶瓷层在不同温度阶段形成裂纹的类型及其机理,并提出准压裂纹的概念,按裂纹产生的力学原因将陶次层裂纹类要归纳成张张裂纹压裂纹和准压裂纹三种,上述研究结果归纳到一张图上,称为离心ＳＨＳ陶瓷复合钢管冷却全息图,该图信息丰富,一目了然,为发析陶瓷层裂纹的形成机理及其控制手段提     

多孔水泥基混凝土疲劳方程的建立及应用

作为水泥混凝土或沥青路面基层的多孔混凝土和面层一起受到荷载和温度的反复作用,因此,在路面应力分析和结构设计中需考虑它的疲劳性能。在多孔混凝土小梁弯拉疲劳实验的基础上,通过分析疲劳寿命实验数据的概率分布,得出其疲劳寿命服从双参数Weibull分布,并依次回归出不同应力水平和等效应力水平下两种形式的疲劳方程。根据疲劳方程提出了以多孔混凝土作为水泥混凝土路面下面层应力计算的荷载疲劳应力系数,沥青路面基层层底拉应力验算的抗拉强度结构系数,建立了进行路面结构设计的轴载换算模型。     

多年冻土地区沥青路面结构响应分析

采用ABAQUS软件进行了多年冻土地区不同沥青路面结构响应分析。分析结果表明,路基融沉深度决定了路面位移的大小,路面结构形式对路面位移影响不大,而路面基层底部拉应力主要受路面结构形式影响。随着融沉深度增加,路面位移显著增加。级配碎石基层路面层底拉应力最小,沥青稳定基层路面层底拉应力与其相当,而半刚性基层路面层底拉应力最大。考虑到级配碎石基层的强透水性、低抵抗重载交通能力等缺点,提出沥青稳定基层更适合于多年冻土地区。     

缠绕玻璃钢管道的热膨胀系数分析

根据复合材料热弹性理论，引入等效热应力和等效热内力计算方法，建立了不同缠绕角和安装条件下玻璃钢管道的热膨胀系数理论和计算方法，为玻璃钢管道设计提供了理论依据。     

路面结构与材料对双层一次摊铺路面疲劳性能的影响

研究了摊铺工艺、混合料类型及结构层厚度对沥青路面疲劳性能的影响。结果表明:与传统摊铺工艺相比,同一应力下双层一次摊铺路面疲劳寿命可提高54%,双层一次摊铺路面上面层3 cm+下面层7 cm厚度组合与上面层AC(连续式密级配沥青混合料)-13+下面层AC-20混合料类型组合疲劳性能最佳,与传统分层摊铺典型路面相比,疲劳寿命可提高113%;对于沥青混合料在高应力作用下的疲劳性能及对应力变化敏感性,双层一次摊铺工艺优于传统摊铺工艺,主要体现在双层一次摊铺工艺沥青混合料的疲劳方程截距a值均大于马歇尔法,而斜率b值正好相反。为了有效提高路面疲劳性能,建议双层一次摊铺路面结构组合为上面层3 cm AC-13+下面层7 cm AC-20。     

非金属管道的受力分析与结构设计

针对顺北油田苛刻的腐蚀环境和特殊的地形地貌，地面集输管线建设面临沙丘起伏大（落差>10 m）、移动性强（沙暴天气>1个月）等不利因素，开展非金属材料管体和接头的受力分析和结构设计研究。利用有限元分析软件对不同内径的管材在不同外压载荷作用下展开的分析，计算管材在不同载荷下对管材挠度与应力的影响，校对所设计的结构是否能达到使用标准。结果表明，在内压载荷下增强层是主要承压层，增强层损坏意味着管道的失效；外压载荷下的风力载荷对管道影响最小，惯性载荷与沙丘移动均对悬空管道产生较大影响，可以通过应力分析来判断管道连接的可行性。