为了研究波纹钢结构在冻土地区对既有盖板涵的影响,通过对冻土地区既有盖板涵结构的病害调查、实地检测和数值模拟方法,分析了波纹钢加固盖板涵结构在正常状况和多种不利条件下的加固效果和受力状况。数值模拟的结果表明:波纹钢结构能显著改善盖板涵结构的内力和挠曲变形的程度;波纹钢结构在遭受腐蚀导致壁厚变小时,其加固性能随着壁厚的减小而缓慢降低;当原盖板涵结构失去承载力后,波纹钢结构仍能有效发挥原盖板涵结构的功能;在反复冻融情形下,波纹钢结构仍能发挥其加固效果,其加固后的涵洞顶面和垫层顶面的竖向相对变形均小于加固前的相对变形。
考虑风速对涵洞温度场的影响,采用有限元数值方法对深季节冻土区涵洞温度场分布规律进行研究,并对类似地区涵洞防冻设计问题进行分析,得到以下结论:涵洞侧壁土体温度场以涵洞中心为轴线呈"倒钟"形分布,涵洞中心附近土体温度变化较剧烈;涵顶路基处填土温度沿涵顶到路基顶面先逐渐增大后逐渐减小,沿洞口向路基中心方向逐渐增大;风速对涵洞中心一定范围内土体的温度场影响较为显著;通过改变保温板布设位置和厚度得出不同条件下涵洞周围土体的温度分布规律,对比分析认为,保温板可起到良好的保温效果,保温板铺设位置、保温板厚度是分别影响涵顶、涵侧路基土体温度场的重要因素;保温板外置铺设改善了涵顶路基土体的双向冻结效应,8 cm厚保温板外置铺设的保温效果与10 cm厚保温板内置铺设的保温效果相差不大,建议深季节冻土区涵洞温度场保温设计采用8 cm厚保温板外置铺设方法较为经济合理。
以深季节冻土区在建火渤铁路工程为依托,通过对涵洞温度场的现场监测,分析总结涵洞外侧和洞内温度场分布规律,测试结果表明:(1)涵洞外侧温度场分布曲线随季节变化呈近似正弦分布。(2)冬季低温时,涵洞顶部路基本体温度随深度的增加而逐渐升高,但均为负温,内外温差较小。(3)涵洞外壁温度场呈现出明显的阴阳坡效应,阳坡测点温度较阴坡大1.9℃左右。(4)涵洞洞内各测点温度相差不大,由于风流场作用,涵洞各截面较高温度测点均出现在涵洞涵角处,涵角温度高于其他测点1.2℃左右。测试分析结果可为深季节冻土区涵洞的设计与施工提供参考。
在深季节冻土区,涵洞的存在使其基础的冻结深度大于天然场地冻结深度,前者约为后者的2倍,工程中一般将铺设隔热层作为解决方法。本文通过等效厚度换算法比较现阶段3种常用隔热材料的优缺点;以哈大高速铁路上的试验涵洞为原型,运用有限元分析方法,对深季节冻土区涵底有隔热层涵洞的温度场进行数值模拟;为检验隔热层效果,改变隔热层铺设的位置、方式和厚度,分别进行数值计算,了解各因素对涵底冻深的影响,得到适合涵洞基础的最佳隔热层铺设方案。结果表明:泡沫混凝土是涵底隔热层的理想材料,针对试验涵洞,应在基础最上端铺设厚度38cm、比基础宽10cm的泡沫混凝土作为隔热层,这样可以减少涵底最大冻结深度,满足寒区工程需要。
为分析深季节冻土区涵洞对路基及其下地基热状况的影响,建立了涵洞温度场计算模型,基于已有的试验涵洞监测数据,对比分析了所建模型的可靠性,再在该模型基础上,通过改变材料参数和模型尺寸,进行不同情况下的数值计算。结果表明:模拟季节冻土区涵洞温度场时,需要充分考虑热对流效果,忽略填土热对流效果是不合适的,考虑热对流效果的模型在定性和定量上均与现场监测情况一致;在季节性冻土区涵洞设计工作中,应该采取一些积极措施避免或减少对流传热对涵底冻深发展的影响;涵底最大冻结深度随着含水量呈三段式的变化规律:随其增大先减小,后减小速度变缓甚至冻深略有增加,最后又趋于减小;寒区涵洞内径的尺寸对涵底冻结深度方面的影响较大,而净高对涵底冻结深度方面的影响很小,可以不考虑。
随着科技的迅速发展,人们对交通的需求也与日俱增。从第一条铁路的建设通行,到铁路网线四通八达,曾经的"劝君更尽一杯酒,西出阳关无故人"在今天看了已经是无需担心的事情。然而,我国国土广阔,虽然铁路的发展已经取得了一定的成绩,但是对于一些地质特殊的冻土地区(如西部青藏地区),这些地区的铁路修建仍是一个值得研究的问题。文章首先根据冻土地区铁路事业的发展现状,然后分析冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响,最后对冻土地区涵洞开挖的注意事项加以讨论并提出相应的措施、建议。
涵洞施工是高原冻土地区公路施工过程的主要内容之一。鉴于此,以某公路为例,对高原冻土地区公路涵洞开挖措施进行研究,以促进高原冻土地区公路施工质量的提升。
对波纹钢管涵洞和混凝土涵洞的有限元应力应变分析,得到波纹钢管涵洞与混凝土圆管涵洞的变形与力学特征。结果表明:波纹钢管涵洞相比混凝土圆管涵洞具有较好的变形适应能力。通过波纹钢管涵洞在青藏高原以及大兴安岭岛状融区冻土路基中的应用,得到了良好的抵抗路基沉降变形的工程效果,具有很好的推广应用前景。
以多年冻土地区桥涵的既有结构现状为出发点,从涵洞偏心、强度、基底应力计算等方面分析了该类涵洞的结构特点,并对基础埋深、结构稳定性设计、施工注意事项加以介绍,总结出多年冻土地区桥涵避免冻融危害的经验,可确保桥涵设计安全可靠。
介绍了冻土地区拼装涵洞施工技术,包括施工程序、构件预制、基础施工、涵节拼装、沉降缝与防水层施工,以及端翼墙与出入口施工等。减少施工对基冻土的扰动,控制水热平衡,防止涵洞出现冻胀、融蚀病害。
