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"

1 陈志明, 刘朵, 张建东, 等. 预制装配式混凝土箱涵设计与施工[J]. 现代交通技术, 2019, 16(1):49-51, 60.
Chen Zhi-ming, Liu Duo, Zhang Jian-dong, et al. Design and construction of precast concrete box culverts[J]. Modern Transportation Technology, 2019,16(1):49-51, 60.
2 李静静,吴刚. 装配式涵洞的有限元模型分析与比较[J]. 工程与建设, 2006(5):415-416, 419.
Li Jing-jing, Wu Gang. Finite element model analysis and comparison of assembled culvert[J]. Engineering Construction, 2006(5):415-416, 419.
3 Wang H, Qin W, Jiao Y. Stability assessment for highway with large-span box culvert jacking underneath: a case study[J]. Canadian Geotechnical Journal, 2013, 50(6):585-594.
4 Wood T A, Lawson W D, Jayawickrama P W, et al. Evaluation of production models for load rating reinforced concrete box culverts[J]. Journal of Bridge Engineering, 2015, 20(1):04014057.
5 宫亚峰, 宋加祥, 毕海鹏, 等. 装配式箱涵结构缩尺模型静载试验及有限元分析[J].吉林大学学报:工学版,2020,50(5):1728-1738.
Gong Ya-feng, Song Jia-xiang, Bi Hai-peng, et al. Static test and finite element analysis of scale model of fabricated box culvert[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2020, 50(5):1728-1738.
6 宫亚峰, 王博, 谭国金, 等. 吉林省两种典型装配式箱涵受力特性对比分析[J]. 吉林大学学报:工学版, 2019, 49(6):1865-1870.
Gong Ya-feng, Wang Bo, Tan Guo-jin, et al. Comparative analysis of mechanical characteristics of two typical fabricated culverts in Jilin[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2019, 49(6):1865-1870.
7 Acharya R, Han J, Brennan J J, et al. Structural response of a low-fill box culvert under static and traffic loading[J]. Journal of Performance of Constructed Facilities, 2016,30(1):04014184.
8 Orton S L, Loehr J E, Boeckmann A, et al. Live-load effect in reinforced concrete box culverts under soil fill[J]. Journal of Bridge Engineering, 2015, 20(11):04015003.
9 康佐,谢永利,冯忠居, 等. 应用离心模型试验分析涵洞病害机理[J]. 岩土工程学报, 2006(6):784-788.
Kang Zuo, Xie Yong-li, Feng Zhong-ju, et al. Studies on distress mechanism of culverts by centrifugal model test[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2006(6):784-788.
10 符碧惠,李玉红. 预制装配式箱涵的实用计算方法研究[J]. 城市道桥与防洪, 2011(12): 143-145.
Fu Bi-hui, Li Yu-hong. Study on practical calculation method of prefabricated box culvert[J]. Urban Roads Bridges & Flood Control, 2011(12): 143-145.
11 柯代琳. 装配式预制箱涵通道设计施工技术研究[J]. 交通科技, 2016(5):114-117.
Ke Dai-lin. Research on design and constructi-on technology of prefabricated box culvert channel[J]. Transportation Science & Technology,2016(5):114-117.
12 杨阳. 箱涵的有限元沉降分析及神经网络预测[D]. 贵阳: 贵州大学土木建筑工程学院, 2019.
Yang Yang. Finite element settlement analysis and neural network prediction of box culvert[D]. Guiyang: College of Civil Engineering, Guizhou University, 2019.
13 董杰. 预制装配式箱涵设计计算与实验研究[D]. 武汉:武汉理工大学交通学院, 2017.
Dong Jie. Design calculation and experiment study of prefabricated box culvert[D]. Wuhan: School of Transportation, Wuhan University of Technology, 2017.
14 申杨凡. 装配式箱涵结构缩尺模型静载试验及有限元分析[D]. 长春:吉林大学交通学院, 2019.
Shen Yang-fan. Static test and finite element analysis of scale model of fabricated box culvert[D]. Changchun: College of Transportation, Jilin University, 2019.
[1] 朱伟刚,朱超,张亚球,魏海斌. 基于卷积格网曲面拟合滤波算法的数字高程模型构建及质量评价[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(3): 1073-1080.
[2] 于征磊,信仁龙,陈立新,朱奕凝,张志辉,曹青,金敬福,赵杰亮. 仿蜂窝防护结构的承载特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(3): 1140-1145.
[3] 阳恩慧,徐加秋,唐由之,李奥,邱延峻. 温拌剂对沥青断裂和老化性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(2): 604-610.
[4] 苏畅,韩颖,张英朝,苗振华. 轮辐设计特征参数对整车气动特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2021, 51(1): 107-113.
[5] 陈鑫,王宁,沈传亮,冯晓,杨昌海. 后视镜造型对前侧窗气动噪声的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 426-436.
[6] 戴文亭,司泽华,王振,王琦. 剑麻纤维水泥加固土的路用性能试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 589-593.
[7] 谷诤巍,陈琳,赵立辉,徐虹,李欣,于歌. 轨道车辆窗下补强板冲压成形模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 504-511.
[8] 方宇,孙立军. 基于生存分析的城市桥梁使用性能衰变模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(2): 557-564.
[9] 王芳,李晓光,郭慧,胡佳. 基于驾驶员视觉兴趣区的沙漠草原公路曲线间直线段线形指标优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 114-120.
[10] 王英,李萍,念腾飞,姜继斌. 基于动水冲刷作用的沥青混合料短期水损害特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 174-182.
[11] 朱春凤,程永春,梁春雨,肖波. 硅藻土⁃玄武岩纤维复合改性沥青混合料路用性能试验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 165-173.
[12] 万平,吴超仲,马晓凤. 基于ROC曲线和驾驶行为特征的驾驶愤怒强度判别阈值[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 121-131.
[13] 熊锐,乔宁,褚辞,杨发,关博文,盛燕萍,牛冬瑜. 掺盐沥青胶浆低温流变及粘附特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2020, 50(1): 183-190.
[14] 狄胜同,贾超,乔卫国,李康,童凯. 橡胶集料混凝土细观损伤特性的加载速率效应[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1900-1910.
[15] 施卫平,赵旭,胡兴军,余天明,柳博文,段彦. 天然气开采阻水装置AICD的设计和数值模拟[J]. 吉林大学学报(工学版), 2019, 49(6): 1986-1991.
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