吉林大学学报(工学版) ›› 2021, Vol. 51 ›› Issue (3): 917-924.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20200171

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    下一篇

基于吉林省路况的新型预制装配式箱涵结构的力学性能

宫亚峰(),逄蕴泽,王博,谭国金(),毕海鹏   

  1. 吉林大学 交通学院，长春 130022
  • 收稿日期:2020-03-18 出版日期:2021-05-01 发布日期:2021-05-07
  • 通讯作者: 谭国金 E-mail:gongyf@jlu.edu.cn;tgj@jlu.edu.cn
  • 作者简介:宫亚峰（1977-），男，教授，博士. 研究方向：桥梁结构健康监测理论及应用.E-mail:gongyf@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51978309);吉林省交通运输科技项目(2021-1-1);吉林省发展改革委产业技术研究与开发项目(2019C041-5);中央高校基本科研业务费专项资金项目;吉林省科技发展计划项目(20200403157SF)

Mechanical properties of new prefabricated box culvert structure based on road conditions in Jilin Province

Ya-feng GONG(),Yun-ze PANG,Bo WANG,Guo-jin TAN(),Hai-peng BI   

  1. College of Transportation，Jilin University，Changchun 130022，China
  • Received:2020-03-18 Online:2021-05-01 Published:2021-05-07
  • Contact: Guo-jin TAN E-mail:gongyf@jlu.edu.cn;tgj@jlu.edu.cn

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摘要：

四构件组合式预制装配式箱涵是一种新型涵体结构，其在分层填压过程中的受力变形特性尚不明确。本文依托铁科高速公路松原至通榆段新建高速公路建设项目，对此新型涵体结构进行了现场试验，分析了各分层填压施工过程中的结构受力变形特性，建立了涵-土结构有限元模型，将理论与实测结果进行对比，以验证模型的正确性，并拓展分析了土体弹模、填土高度对新型涵体结构力学性能的影响规律。研究表明：随着分层填压高度的不断增加，上顶板持续下凹，左、右侧墙持续外凸，且在回填过程中选择弹性模量大的回填土体，对涵体结构受力变形性能有积极影响，尤其在高填土的结构回填中，提升幅度更为明显；车辆活载对涵体受力变形的影响随着填土高度的增加而逐渐减小。

关键词: 道路工程, 预制装配式箱涵, 现场试验, 数值模拟, 车辆活载

Abstract:

The combined prefabricated box culvert with four members is a new type of culvert structure. Based on the construction project of the new expressway between Songyuan and Tongyu section of Tieke expressway in Jilin Province， the field test of the new culvert structure is carried out， and the stress and deformation characteristics of the structure during the construction of different layers are analyzed. The finite element model of culvert-soil structure is established. The theoretical and measured results are compared to verify the correctness of the model. The results show that with the continuous increase of the layered filling height， the upper roof continuously recedes and the left and right side walls continuously protrude， and the selection of backfill soil with large elastic modulus in the backfilling process has a positive impact on the stress and deformation performance of the box culvert. The influence of vehicle live load on bearing deformation of culvert decreases with the increase in the filling height.

Key words: road engineering, prefabricated box culvert, field test, numerical simulation, vehicle live load

中图分类号: 

  • U449.1

图1

预制装配式箱涵现场图"

图2

预制装配式箱涵测点布置图"

图3

预制装配式箱涵测试仪器布置图"

图4

现场试验过程图"

图5

上顶板各测点竖向变形图"

图6

侧墙各测点横向变形图"

图7

上顶板各测点应变图"

图8

侧墙各测点应变图"

图9

预制装配式箱涵有限元模型"

图10

上顶板变形对比图"

图11

应变对比图"

图12

土体弹模与涵体变形及第一主拉应力的关系图"

图13

填土为5.9 m时土体弹模与涵体变形及第一主拉应力的关系图"

图14

填土为6.9 m时土体弹模与涵体变形及第一主拉应力关系图"

图15

荷载作用下填土高度与涵体变形及第一主拉应力关系"

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