frpm管涵现场试验及数值模拟研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201421602016河北工业大学硕士学位论文FRPM管涵现场试验及数值模拟研究论文作者：张国盘学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：道路与铁道工程指导教师：魏连雨职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofHighwayandRailwayEngineeringFIELDTESTSANDFINITEELEMENTNUMERICALSIMULATIONSOFFRPMP

2、IPECULVERTbyZhangGuopanSupervisor:Prof.WeiLianyuDecember2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全

3、了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要目前我国对FRPM管的路用性能研究大多停留在试验方面，而对其管-土作用下受(静)载方式模拟以及同一管径(内径)不同管厚以及路面-管涵-土整体之

4、间相互作用受力的情况研究较少。因此本文通过对基本理论的介绍、现场试验研究及数值模拟方法等方面对管道力学性能进行深入探讨，对路用玻璃钢夹砂管涵的受力及变形情况和如何更好地发挥管涵与路面结构的性能进行了较详细的分析研究，可大大的方便玻璃纤维增强塑料夹砂管道的工程应用，对设计与生产具有现实意义。本文主要内容包括以下几个方面：(1)有限元及单层玻璃钢材料的基本理论介绍，为之后采用模拟方法建立数值模型提供便利。(2)通过现场试验对填土深度为0.5m、0.8m、1.0m，管径为1.50m，管壁厚为37mm的玻璃钢夹

5、砂管涵进行静载力学试验，并采集了管中截面内侧8个测点的环向和轴向应变以及管道水平竖向的内径变化和随填土高度变化管周土压力的变化趋势；(3)在前述理论及试验基础上，利用有限元软件建立现场试验数值模型，将现场试验结果与数值模拟结果对比，得出两者变化趋势一致，模拟误差较小，说明所建数值模型具有较好的准确性；随后在原模型的基础上，建立填土高度为0.5m、1.5m，路面结构为AC-10(4cm)、AC-20(6cm)、水稳(20cm)的数值模型，通过改变车辆荷载轴型、数量及管涵壁厚等因素，对路面-管涵-土体三者在

6、静载作用下的受力及变形等进行了详细的研究。主要研究结论有：在不同轴型轴重及车载数量下，满足路面基层结构层底弯拉应力设计要求时管涵所承受的最大轴载；在管径不变时，减小壁厚对管道变形和路面结构受力的影响情况及变化规律，得出此时管涵的最佳径厚比范围；设置偏载，对荷载作用不同位置时路面-管涵-土体整体模型的变形反应进行研究，同时，通过改变管侧填土的质量，研究满足道路正常行驶要求所应达到的管周填土的最低要求。关键字：FRPM管现场试验数值模拟路面结构IABSTRACTAtpresent，theresearchof

7、FRPMpipeculvertonroadperformancemostlystayinthetestinourcountry.ItisnotcommonfortheresearchofFRPMpipesinsoil,undertheactionofdifferetload(static)styles,thesamediameter(inner-diameter)ofdifferentpipethicknessesandinteractionamongthem.Inthispaper,themechan

8、icalproperties,buriedpipelineunderverticalstaticloadwerediscussedthroughtheoreticalanalysis,fieldtestsandnumericalsimulations.Itcarriedoutadetailedstudyofstressanddeformationofthepipeculvertandpavementandstudiedthewaytoimp