,浅析覆土波纹钢板桥梁的结构设计与应用.doc

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1、浅析覆土波纹钢板桥梁的结构设计与应用摘要：本文简单分析了各个国家屮覆土波纹钢板桥梁的设计规范、方法和受力,通过三维空间来进行受力模型的建立，H前钢板桥梁的设计主要是计算覆土土压力荷载并设计出模型，从而得出覆土的内力和关键截而。还分析了某一•路段的结构设计与应用，根据实际与设计的对比，可以知道设计方法一•般采用了环向压力法和检算施T吋的验算方法。关键词：桥梁工程；覆土波纹钢板桥梁；结构设计1、覆土波纹钢板桥梁的结构设计1.1结构分析模型的建立假设一•座覆土波纹钢板桥梁的矢高和矢跨比分别是2.502米和0.337,跨径是7.41米，血通过我

2、国现行的覆土波纹钢板规定标准的对比,选择的钢材为Q235A,其厚度和波形分别为7毫米和400毫米X180毫米，结构图为图1所示。21=59.4°I波长400戶7C3J+O6j08JTA图1由上所述，这座桥是由直线和曲线而组成的波纹形状，其屮直线是119毫米,曲线弧长是168毫米，波高和波长分别是180毫米和400毫米，半径是81毫米。覆土波纹钢板桥梁小的波纹钢板截而是非常复杂的，所以导致土与结构的共用模型不容易建立，比较容易岀现钢度、硬度异常的状况。在一般情况下国外都会采取以波纹钢板等效为基础在建立一•个新的模型，这是因为国外的覆土波纹

3、钢板桥梁规章制度屮清清楚楚标明了一•些结构的简化分析，包括波纹钢板的抗弯度、截而性和截而积等信息。相比较Z下，我国的覆土波纹钢板桥梁规章制度还没有成型，工程施工所选用的波纹板和波纹形状没有参考物，所以在实际应用过程屮需要计算出选择的波纹钢板截而信息和特性数据，计算的方法为：首先要计算出波纹钢板屮的截而转动惯量，一般是通过积分法来进行计算的；其次要进行波纹钢板屮的等效成与转动惯量分析，一般是通过抗弯度等效原则来分析的。在波长四分之一内，曲线弧度为59.4度，波高为180毫米，半径为81毫米，曲线的起点与远点中间的长度为30.3毫米，所以可

4、以矢口道单位长度而积为10.042平方毫米，又因为波纹钢板的厚度为7毫米，从血可以知道单位长度惯性矩是39568四平方毫米，波纹钢板的等效密度和等效厚度分别是982.50立方米每千克和80.26毫米。在建立土与结构共存的模型时，按照国外规章制度进行是，需要把波纹钢板平均分成等效钢板，然后顺着波纹钢板的通道方向建立一个二维应变模型，建立长度为选取的单位长度，最后加上土钢2问的相互作用，建立岀土与结构共存、相互作用的模型。具体步骤为：第一，在两侧位置上分别各取土体为跨径1・5倍，为了使土体结构和钢板桥梁结构顺利耦合连接，需要让土体两侧以约束

5、方式横向的位子移动并把土体的下部较结。第二，通过国外规章制度的参考，可以知道土体需要用到二维单元为plane82的实体，血钢板则需要用到二维单元为beam3的梁。第三，准备工作完成后需要正式的进行建模，先考虑土层的分层建筑原因,把网格划分成有限元模型，再向土体施加重量，使得土体两侧拱脚约束向着上方和水平方向位子移动，而土体的两侧面约束和底面约束分别向着横向与竖向的方向位子移动，最后利用静力来进行计算、分析和解答，并查看所得出的结果。国外规章制度屮标明压实度和土体材料是不同的，内摩擦脚一•般在30度与40度2间，弹性模量一般在30兆帕斯卡

6、与80兆帕斯卡Z间。在建立土与结构共存的模型时，需要注意土体材料的参数，因为参数对英所计算出的结构有着决定性的影响，所以在实际操作中需要慎重选择土体参数，一般的选择方式为分析内摩擦角与弹性模量Z间的参数。我们来对这种选择方式进行讨论分析，假设内摩擦脚是30度，而弹性模量是35兆帕斯卡，如果让另一参数发生取值范围的变化，那么土体的内力与结构都会产生位子移动，单位长度而积、波纹钢板的厚度、单位长度惯性矩、波纹钢板的等效密度和等效厚度都会发生改变。对结果进行分析不难发现，弹性模量和土体土拱成正比，也就是说当弹性模量的数值越大，土体土拱就越明显

7、，血所产生的内力位子移动就越少；内摩擦脚与土体成反比，也就是说卅内摩擦脚的数值越大时，最大弯矩和结构位子移动都会越小，而所产生的最大轴力就越大。在实际操作小不仅要考虑上述的原因还要考虑填料的砂土性。1.2覆土波纹钢板桥梁的结构设计原理环向圧力理论是指在地下深度的曲线圆弧屮，因为结构周围的土圧数值不一样，且分布也不均匀，所以土床对管壁推力的分布和管壁推力的大小影响是比较小的，但是对覆土波纹钢板桥梁来说，因为它具有固定的韧性所以管壁会在垂直的活载和恒载总和作用下发生变形，并在变形的情况下使土体的两侧出现挤压现象，回填土体演变成被动土压力，最

8、终导致管壁承受力与土体重新划分。这种理论的优点是再重新划分时使得管壁周围土压压力越来越均匀、越来越趋近环形，从而提升了结构整体的承受能力。国外规章制度小管壁压力计算方法为压力强度乘以跨径的一半，结构上部均匀