摘 要:本文针对两种形式的推力梁,计算了埋置式波纹钢通道桥在土压力作用下,拱顶竖向变形及最大 von Mises 应力情况,以及半 圆弧两侧基础不均匀沉降工况下结构的最大 von Mises 应力。分析发现,推力梁的设置可减小结构的拱顶竖向变形,同时可提高薄弱 弧段的承载力。对于半圆弧拱,推力梁 T1 形式效果明显而且相较于推力梁 T2 更经济;对于多圆弧拱,推力梁 T2 效果优于推力梁 T1。 推力梁的施加会削弱结构的抗基础不均匀沉降能力。
关键词:波纹钢板桥涵;半圆弧拱;多圆弧拱;推力梁;拱顶竖向变形
引言
埋置式波纹钢板通道、小桥是由一种或多种半 径的弧形波纹钢板拼接而成的,下构为混凝土基础 的结构形式,以波纹钢板为建筑材料。从该结构在 国内建设工程中应用开始,就显示了我国公路桥涵 建设的发展方向,因为波纹钢板桥涵结构具有施工 便捷、环境污染小、成本低廉等优点,是一种代替 水泥桥涵洞的理想结构。但是,目前我国还没有这 方面的国家性规范,仅有部分地方规范针对局部地 区进行了设计、施工指导,因此施工仍借鉴国外的 资料和经验。这些因素阻碍了波纹钢板桥涵结构的 推广应用。另一方面,在实际工程中,高填土的波 纹钢板通道、小桥竖向变形过大,对基础不均匀沉 降的敏感度较高,降低了结构的安全性和使用性能, 严重影响了波纹钢板桥涵在国内的推广应用。本文 即针对埋置式波纹钢板通道、小桥竖向变形过大的 问题,提出了混凝土推力梁形式,以期提高结构的 抗变形能力,增大波纹钢通道、小桥的适用范围。
1 波纹钢板通道、小桥的变形机理
波纹钢通道、小桥是一种具有较高承载力和较 强变形适应能力的埋置式柔性结构,它通过周围土 体的弹性约束和变形实现土压力的重新分布,利用 土与结构的相互作用来分散上部荷载。在拱顶填土 及车轮荷载作用下,柔性的波纹钢板产生拱顶的竖 向变形及拱腰处的横向变形,经压实的拱腰处填土 会阻碍结构的横向变形,如同是波纹钢结构的一部 分,共同抵抗拱顶的竖向变形,如图 1。 在开口截面的波纹钢通道、小桥中,由于拱腰 处结构的弧形因素,拱腰侧面填土的水平推力与结 构弧线的法线方向有一定夹角,水平推力不能有效 作用于拱腰上,因此结构的抗横向变形能力较弱, 无法有效限制拱顶的竖向变形。
作者:段宝山 夏飞 张春华