管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析

doi:10.3969/j.issn.1674-0696.2016.04.07

重庆交通大学学报（自然科学版） ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (4): 29-34.DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2016.04.07

管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析

李祝龙^1,2，曹彪¹，梁养辉²，姜涛¹，郭力源²

（1. 重庆交通大学土木工程学院，重庆400074；2. 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安中交环境工程有限公司，陕西西安 710075）

收稿日期:2015-03-19 修回日期:2015-06-20 出版日期:2016-08-20 发布日期:2016-08-20
作者简介:第一作者：李祝龙（1972—），男，江苏姜堰人，高级工程师，博士，主要从事道路工程方面的研究。E-mail：lizhulong2004@126.com。
基金资助:
吉林省交通厅科技计划项目（2014-4-1-11）

Finite Element Analysis of Arch-shaped Steel Corrugated Tubular Culvert

LI Zhulong^1,2,CAO Biao¹ , LIANG Yanghui² , JIANG Tao¹, GUO Liyuan²

（1. School of Civil Engineering,Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P.R.China；2. CCCC Xi’an Environmental Engineering Co.,Ltd., CCCC First Highway Consultants Co.,Ltd., Xi’an 710075, Shaanxi, P.R.China）

Received:2015-03-19 Revised:2015-06-20 Online:2016-08-20 Published:2016-08-20

摘要/Abstract

摘要： 为拓展钢波纹管的应用型式，运用大型有限元分析软件建立合理的力学有限元模型，对管拱型钢波纹管涵洞的受力变形进行了计算分析。运用有限元法分析得出管拱型钢波纹管涵洞土体受力变形规律。在建立的有限元模型中，通过施加公路-Ⅰ级荷载分析得出，填土高度对不同的拱顶角度的管拱型钢波纹管的周向等效应力、最大等效应力、横向位移、竖向位移的变化规律，确定了最优管型。对管拱型钢波纹管涵洞在公路工程中的发展、运用具有重要现实指导意义。

关键词: 道路工程, 管拱型钢波纹管涵洞, 有限元, 拱顶角度, 填土高度

Abstract: In order to expand the application of corrugated steel tubular culvert, a computation analysis on the loading deformation of arch-shaped steel corrugated tubular culvert was carried out by a reasonable mechanical finite element model established by use of large-scaled finite element analysis software. The law of loading deformation of the arch-shaped steel corrugated tubular culvert was obtained by finite element analysis. Among the finite element models set up, the variation law of surrounding equivalent stress, maximum equivalent stress, lateral movement, vertical displacement of the arch-shaped steel corrugated tube under the forces of filling height acting on different vault radian were computed by imposing loads of rating I for highway. Thus the optimal tube shape was determined , which is practical and important and may guide the development and application of the arch-shaped steel corrugated tubular culvert.

Key words: highway engineering；arch-shaped corrugated steel tubular culvert, finite element, radian vault, filling height

中图分类号:

U416.1

李祝龙,曹彪，梁养辉，姜涛，郭力源. 管拱型钢波纹管涵洞有限元计算分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2016, 35(4): 29-34.

LI Zhulong,CAO Biao , LIANG Yanghui , JIANG Tao, GUO Liyuan. Finite Element Analysis of Arch-shaped Steel Corrugated Tubular Culvert[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2016, 35(4): 29-34.

参考文献

［1］李萌,杨帆.上埋式管涵竖向土压力计算方法［J］.桥隧机械&施工机械化,2011,28(6): 70-73.
LI Meng,YANG Fan. Calculating method of vertical earth pressure for positive buried culvert［J］.Bridge and Tunnel Machinery & Construction Technology,2011,28(6): 70-73.
［2］李祝龙.公路钢波纹管涵洞设计与施工技术［M］.北京:人民交通出版社,2007.
LI Zhulong.Design and Construction of Corrugated Steel Culverts ［M］.Beijing:China Communications Press,2007.
［3］陈昌伟.波形钢板结构及其在公路工程中的应用［J］.公路,2000(7): 48-54.
CHEN Changwei.The usage and the structure of corrugated steel plate in highway engineering［J］.Highway,2000(7):48-54.
［4］ Purdum R L. Hand Book of Steel Drainage & Highway Construction Products［M］.2nd ed. Kentucky, United States: The Lakeside Press, 1971.
［5］尹航.覆土波纹钢板拱桥力学性能分析及设计方法研究［D］.北京：北京交通大学，2008.
YIN Hang.Mechanics Behavior and Design about Buried Corrugated Steel Arch Bridge［D］.Beijing:Beijing Jiaotong University,2008.
［6］刘百来,李祝龙,汪双杰.钢波纹管涵洞力学性能的有限元分析［J］.西安工业学院学报,2006,26(1):83-86.
LIU Bailai,LI Zhulong,WANG Shuangjie.The accuracy of finite element analysis about the mechanical performance of corrugated steel culvert［J］.Journal of Xi’an Institute of Technology,2006,26(1): 83-86.
［7］刘百来,李祝龙,史永高,等.半刚性波形梁护栏受侧面碰撞的有限元仿真［J］.西安工业大学学报,2007,27(3):187-290.
LIU Bailai,LI Zhulong,SHI Yonggao,et al. Finite element simulation of side crashed semi-rigid guardrail of w-beam［J］. Journal of Xi’an Technological University,2007,27(3):187-290.
［8］王艳丽,李祝龙,吴大中.钢波纹管涵洞的薄壳效应［J］.公路交通科技,2008,25(5):86-90.
WANG Yanli,LI Zhulong,WU Dazhong. Thin shell effect of corrugated steel culvert performance［J］.Journal of Highway and Transportation Research and Development,2008, 25(5):86-90.
［9］李祝龙,梁养辉,黄志福，等.低路堤荷载作用下钢波纹板拱桥应变的测试研究［J］.武汉理工大学学报（交通科学与工程版）,2013,37(5):939-942.
LI Zhulong,LIANG Yanghui,HUANG Zhifu,et al. Experimental study on strain of corrugated steel arch bridge under loader load in low embankment［J］.Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering),2013, 37(5):939-942.
［10］杨桂通.弹塑性力学引论［M］.北京：清华大学出版社,2004.
YANG Guitong. Introduction to Elasticity and Plasticity［M］.Beijing: Tsinghua University Press,2004.
［11］骆志红.大直径钢波纹管涵有限元计算分析［J］.交通科技,2011(1):40-42.
LUO Zhihong. Finite element analysis of major diameter corrugated steel culvert［J］.Transportation Science & Technology, 2011(1):40-42.
［12］刘伟,汤连生,张庆华.车辆动载下路基土竖向动应力及扩散规律［J］.重庆交通大学学报(自然科学版）,2012,31(4):799-802.
LIU Wei,TANG Liansheng,ZHANG Qinghua.Research on dynamic stress of subgrade soil under vehicle loads and its diffused rule［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University(Natural Science), 2012,31(4):799-802.
［13］冯丽.考虑土-结相互作用的覆土波纹钢板圆管涵的力学性能分析［D］.北京:北京交通大学,2009.
FENG Li.Mechanics Behavior about Buried Corrugated Steel Culverts Considering Soil-structure Interaction［D］.Beijing:Beijing Jiaotong University,2009.

[1]	张淑宝. 一种中央分隔带分离式改进混凝土护栏的研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(07): 107-111.
[2]	赵伟. 纳米蒙脱石/SBS复掺改性沥青性能试验研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(07): 118-122.
[3]	刘金春，宋子轩，梁栋. 单箱三室连续梁桥在横向温度梯度与汽车偏载下的空间效应分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 80-86.
[4]	郭鹏1，陈思贤1，曹志国1，刘俊1，孟建玮2，鲜江林3. 复配废机油再生剂的制备及性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 87-91.
[5]	肖庆一1,2，赵鹏1，孙博伟3，张怡4，丁啸5. 废植物油再生沥青结合料性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 92-98.
[6]	何丽红1,2,温仙仙1,2,侯艺桐1,2,邓稳1,2. 阴离子乳化沥青粒径大小及分布影响因素分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 99-104.
[7]	姚爱玲1，王军伟2，许敏3，杨孟乾4，杨涛1. 水泥稳定碎石基层沥青路面隆起开裂数值分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 105-111.
[8]	苏兴矩. 浅埋偏压隧道半明拱进洞设计分析[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(06): 112-116.
[9]	赵全满，任瑞波，刘瑶，李志刚，户桂灵. 城市道路检查井井周路面破坏机理[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 87-94.
[10]	王志祥1,2，李建阁1，陈楚鹏2. 基于变权重评价的沥青路面使用性能灰色预测[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 95-101.
[11]	肖庆一1，2，3，封仕杰1，孙立东1，陈向伟1. 碱渣掺量对不同龄期下半刚性再生基层力学性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(05): 102-109.
[12]	苏小波1，肖林2. 空间刚架结构钢-混结合段合理构造模型试验和数值模拟研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 76-82.
[13]	潘兵宏1，2，任卉2，单慧敏1，霍永富1. 客货分离整体式路基互通出口同分带开口长度研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 83-90.
[14]	孔令云1，邹胜楠1，黄麟钬2，吴海鹰3，余苗1，杨博1. 复合式路面疲劳裂纹扩展数值模拟研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 91-97.
[15]	凌天清1，魏巧2，李传强3，袁海2，杨清尘3. 生物柴油-塑料裂解蜡复合温拌改性沥青性能研究[J]. 重庆交通大学学报（自然科学版）, 2021, 40(04): 98-104.

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