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钢筋混凝土涵管受力性能的理论及试验研究
本文针对目前我国高等级公路建设中广泛使用的钢筋混凝土涵管普遍出现诸如涵管开裂、移位等问题，对采用不同生产工艺制作的钢筋混凝土涵管的受力性能进行了理论与试验研究。主要研究内容包括：
(1)对国内外几种主要规范中钢筋混凝土圆管涵的内力计算方法进行了分析、比较、评价。
(2)比较分析了当前工程界对离心浇筑钢筋混凝土涵管的内外壁混凝土的抗拉强度和抗压强度的取值方法。
(3)对离心机制一次成型、离心机制两次成型及人工立式浇筑而成的三类钢筋混凝土涵管进行了“三点法”加载试验，测试了涵管从开始加载至最终破坏这一全过程内的受力性能，如涵管的抗裂能力、裂缝宽度、极限承载能力、破坏形态、管内钢筋和混凝土的应力、应变以及涵管的径向变形等方面的试验研究，并从理论上进行分析评价。
(4)详细的介绍了用于本研究的非线性有限元程序，并用该非线性有限元程序计算分析了涵管的受力性能，得出涵管受力与应变、变形、破坏之间的规律。
(5)对比了用“三点法”加载试验和非线性有限元理论计算分析两种途径所得的结果，总结出圆管涵涵管的受力性能。
(6)根据试验和理论研究的结果，总结离心机制一次成型、两次成型和人工立式浇筑三类钢筋混凝土涵管的受力性能的优劣。
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万方数据电子出版社钢筋混凝土圆管涵受力性能的试验及理论研究--《湖南大学》2004年硕士论文
钢筋混凝土圆管涵受力性能的试验及理论研究
【摘要】：本文针对目前我国高等级公路工程建设中所采用的钢筋混凝土涵管普遍出现诸如涵管开裂、沉陷、移位等问题，对钢筋混凝土圆管涵的受力性能进行深入系统的理论与试验研究。主要研究内容包括：
(1) 比较国内外几种主要规范中钢筋混凝土圆管涵的土压力、基础反力和内力计算方法，并进行分析评价。
(2) 对离心机制一次成型、两次成型和人工立式浇筑三类钢筋混凝土涵管的内外壁混凝土的抗拉强度和抗压强度进行试验研究，提出了离心机制工艺制作的涵管内、外壁混凝土抗拉和抗压强度的合理取值，确定了相应混凝土强度的折算系数。
(3) 对离心机制一次成型、两次成型和人工立式浇筑三类钢筋混凝土涵管进行了“三点法”加载试验，测试了涵管从开始加载至最终破坏这一全过程内的受力性能，如涵管的抗裂能力、裂缝宽度、极限承载能力、破坏形态、管内钢筋和混凝土的应力、应变以及涵管的径向变形等方面的试验研究，并从理论上进行分析评价。
(4) 将涵管与其周围土体作为整体研究对象，考虑土与结构的共同作用，采用有限元程序ANSYS进行弹性静力有限元分析。结合现场试验数据及计算结果，按面积等效法对管周土压力进行分析，确定了涵管的垂直土压力系数和水平土压力系数。建立了钢筋混凝土圆管涵在填土和车辆荷载静力作用下的内力计算模型，提出了合理的涵管内力计算公式和车辆荷载产生的附加土压力计算公式。
(5) 考虑土与结构的共同作用，采用有限元程序ANSYS对影响上埋式涵管受力性能的主要因素进行弹性静力分析，提出了管底土基的合理施工方法、混凝土座垫的合理型式和尺寸大小、高填土作用下涵管周边土压力的减荷措施。
【关键词】：
【学位授予单位】：湖南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2004【分类号】：U449【目录】：
Abstract8-10
第1章 绪论10-16
1.1 选题背景及意义10-11
1.2 国内外研究状况11-15
1.2.1 离心涵管的管壁混凝土强度11-13
1.2.2 涵管的土压力13-14
1.2.3 涵管的内力14-15
1.3 本文研究的主要内容及技术路线15-16
第2章 国内外规范中钢筋混凝土圆管涵设计理论比较16-29
2.1 概述16
2.2 涵管的土压力计算16-18
2.2.1 垂直土压力计算16-17
2.2.2 水平土压力计算17-18
2.3 钢筋混凝土圆管涵支点反力计算18-19
2.3.1 弧形土基18-19
2.3.2 刚性座垫19
2.4 钢筋混凝土圆管涵截面内力计算19-28
2.4.1 几种计算方法概述19-25
2.4.2 各行业规范计算方法比较分析25-28
2.5 本章小结28-29
第3章 钢筋混凝土圆管涵管壁混凝土强度试验与理论研究29-45
3.1 试验方案29-32
3.1.1 试验试件制作29-30
3.1.2 试验内容30
3.1.3 控制截面测点布置30-31
3.1.4 试验装置31
3.1.5 试件编号31-32
3.1.6 测试方法32
3.2 试验结果及分析32-44
3.2.1 材料性能试验结果及分析32-35
3.2.2 弧形板式构件抗拉试验结果及分析35-41
3.2.3 无筋弧形板式构件的抗压强度试验结果及分析41-43
3.2.4 试验分析结果检验43
3.2.5 试验结果原因分析43-44
3.3 本章小结44-45
第4章 钢筋混凝土圆管涵整管加载试验与理论研究45-60
4.1 试验方案45-48
4.1.1 试验试件制作45-46
4.1.2 控制截面测点布置46
4.1.3 试验装置46-47
4.1.4 试件编号47
4.1.5 测试方法47-48
4.2 试验结果及分析48-58
4.2.1 涵管控制截面混凝土应变试验结果及分析48-49
4.2.2 涵管控制截面径向变形试验结果及分析49-51
4.2.3 涵管裂缝试验结果及分析51-57
4.2.4 试验分析结果检验57-58
4.3 本章小结58-60
第5章 钢筋混凝土圆管涵静力弹性有限元分析60-99
5.1 有限元模型的选择与边界约束的假定60-62
5.1.1 计算幅度的选取61
5.1.2 有限元模型的选择与边界约束的假定61-62
5.2 基本数据的采用62
5.3 有限元计算结果及其分析62-95
5.3.1 管周土压力的计算及其析62-67
5.3.2 管节自重的计算及分析67-68
5.3.3 支座反力的计算及分析68-70
5.3.4 涵管内力的计算及分析70-79
5.3.5 涵管管壁应力的计算及分析79-82
5.3.6 车辆荷载对涵管的附加土压力作用分析82-85
5.3.7 影响地下结构物受力性能的主要因素分析85-95
5.4 本章小结95-99
结论99-103
参考文献103-107
致谢107-108
附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)108
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涵管施工浇筑成型的施工工艺
1、钢筋制形与绑扎
根据涵管内外环筋的曲率制成环形样板，利用样板进行环筋的制形。绑扎时，先在管座预埋筋和弧形面上画出几组环形和纵向筋的位置，根据画出的位置进行绑扎。这几组钢筋作为其它钢筋的控制筋并固定好。其它钢筋以控制筋为基准进行绑扎。短钢筋以固定其间距与保护层。
2、模板设计与施工
模板分内模与外模，模板间添加海绵条防止漏浆。内模板固定在由管座孤形面上预埋筋支撑的环形钢珩架上，外模板通过对拉卡片固定在内模板上，并由卡片控制内外模板间距为35cm。外模板的外侧每隔2m设1道环行拉筋对模板进行加固。4节涵管共制作2套模板，交替使用。
3、混凝土施工
　　（1）混凝土配合比
　　混凝土配合比见表1。
　　（2）混凝土拌和
　　拌合时...
可采取内模外框浇灌、以厚度确定长度或高复
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出门在外也不愁现场手工预制钢筋混凝土涵管的施工方案 行业动态
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专业生产水泥制管机，水泥管模具
现场手工预制钢筋混凝土涵管的施工方案
点击数：1301 18:19:51　来源: 水泥管设备
在工程建中经常用到较大直径的钢筋混凝土涵管（如直径2米），但因运输条件限制经常需进行现场预制，由于管子体积较大，且成型要求较高，为保证工期，提高成型质量，结合工程特点，我们设计了一套成型准确、施工便捷的施工方法，效果较好。
1 涵管规格
涵管内径为2.0m，管节长1.5m，管壁厚17cm，钢筋重量为1.078t，管节混凝土体积1.738m3，每节管重量4.35t。涵管结构如图1。
2 生产工艺
内模制作过程中要求成型误差不超过2mm，模具均采用厚度5mm的钢板卷压而成，内外模板顶、底及距顶、底各50cm处设厚度5mm、宽10cm的加强筋。外模由两个半圆对接而成，采用16螺拴连接，连接处用钢板加筋保护，内模由不对称的圆弧拼接而成，其中短弧长度为50cm，两块模具间除用卡槽销接外，管节上、下两端各用直径20的花蓝螺拴将两块模具拧紧，安装完毕后，用钢管顶紧内模，确保浇筑混凝土过程中不变形。内模尺寸及安装见图2。
2.2 钢筋加工
钢筋工程施工，首先应组织工人熟悉图纸，并按图纸、变更、会审内容进行翻样。
钢筋进场应具有出厂证明书或试验报告单，并需分批作机械性能试验。如使用中发现钢筋脆断、焊接性能不良和机械性能明显不正常时，还应进行钢筋化学成分分析，并及时报告监理重新取样送检。严禁不合格钢材进场。
钢筋取样，每种规格的每批重量不大于60t。在每批钢筋中的任意两根钢筋上各取1套，每套试样从每根钢筋端部截去50cm，然后再截取试样2根，1根作拉力试验（包括屈服点、抗拉强度和延伸率），另1根作冷弯试验。试验时，如有一个试验结果不符合规范所规定的数值时，则应另取双倍数量的试样，对不合格的项目作第二次试验，如仍有1根试样不合格，则该批钢筋不予验收，不能用在工程上。
钢筋运到加工工地后，必须严格按分批同等级、牌号、直径、长度分别挂牌堆放，不得混淆。
存放钢筋场地要进行平整夯实，铺设一层碎石，条件允许可浇筑地坪，并设排水坡度，四周挖设排水沟，以利泄水。堆放时，钢筋下面要垫以垫木，离地且不宜少于20cm，以防钢筋锈蚀和污染。
钢筋半成品要分部、分层、分段并按构件名称、号码顺序堆放，同一部位或同一构件的钢筋要放在一起，并有明显标识，标识上注明构件名称、部位、钢筋型号、尺寸、直径、根数。
钢筋绑扎前应先将基坑清理干净，在垫层上弹墨线，以保证钢筋位置的准确，并用经纬仪配合插筋定位，加设定位箍，筋底部用12水平钢筋连接后焊在撑脚上，防止柱、剪力墙钢筋因混凝土浇捣面发生位移。
绑扎钢筋前，应对所加工的钢筋的规范、几何尺寸、数量、焊接接头进行检验，符合要求方可使用。
为保证绑扎成型的质量，绑扎时须先在涵管内模弧形面上画出几组环形和纵向筋的位置，根据画出的位置进行绑扎。这几组钢筋作为其它钢筋的控制筋并固定好。其它钢筋以控制筋为基准进行绑扎，再用短筋来固定其间距与保护层，然后依次绑扎内、外筋、外环筋和箍筋。在钢筋绑扎完毕并焊接固定后，解除其与内模上的约束及内模本身的连接销锁，即可得到成型的钢筋骨架。
2.3 混凝土浇筑
2.3.1 浇筑前的准备工作
为了确保混凝土顺利浇筑和浇筑质量，项目经理部成立以项目经理为首的混凝土浇筑领导小组，浇筑之前召开专题交底会和动员会，充分做好准备工作，为混凝土的成功浇筑奠定基础。
现场对施工班组做好交底，使工人能确实掌握要领以及应注意的事项，模具、钢筋内必须彻底清理干净，不得有渣土、杂物及积水。
材料准备组织好混凝土养护所需的阻燃保温毡和塑料薄膜等材料进场，以及预防雨水的物资和排水设备。
检查所有施工前的条件是否具备（包括人、机、料、照明、天气情况等各种环境条件）。
2.3.2 施工措施
浇筑混凝土前应对机具进行抽查试运转，同时配备专职机修工，随时检修，浇筑混凝土中应保证水、电、照明不中断。同时要注意气侯变化情况，以保证混凝土作业连续进行。
为了避免发生离析现象，混凝土自高处下落高度不宜超过2m，如高度超过2m，应设串桶、溜槽。为了保证混凝土结构良好的整体性，混凝土应连续进行浇筑，不留或少留施工缝，如必须间隙时，间隙时间应尽量缩短，并在上一层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。
振捣时振动器要快插慢拔，快插是为了防止将表面混凝土振实而与下面混凝土分层、离析现象，慢拔是为了使混凝土填满振动棒抽出时所造成的空洞。振动器要均匀排列，不应混用，先分别在混凝土斜面上下两端同时振捣，使混凝土料自然流淌，紧接着全面震捣，组织好震动棒的走向，严格控制震捣时间，移动间距和捣入深度。插入深度：每次浇筑厚度应不超过振动棒长度的1.25倍，振捣2层时，应插入下层中5cm左右。一般插棒间距为40cm-50cm。每一插点要掌握好插棒时间，过短不易振实，过长可能会使混凝土产生离析现象。每点振捣时间应视混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现起泡，表面泛出灰浆为准，一般每点振捣时间为15s-30s。
混凝土的养护采用2层麻包袋加1层塑料薄膜并浇水养护（2h浇一次水）。当气温较高时，覆盖浇水养护应在混凝土浇筑完毕后的12h内进行。混凝土的浇水养护时间不得少于7d，抗渗混凝土的浇水养护时间不得少于14d。
混凝土试块制作应在浇筑地点取样制作，每次制作2组，并标明混凝土设计强度、结构部位编号、浇筑日期等。一组放在现场试验室内进行标准养护，一组与构件同等条件下养护。
2.4 模具拆装
拆除需涵管强度达到设计强度70%以上即可进行，外模拆除只需卸除螺拴，用人力将模具轻轻拉开，拆除模具。内模拆除较为困难，可现场制作了一个具有滑移和吊运两种功能的门架，如图3?图4所示：
拆除时先松开花篮螺拴和拆除顶压的钢管，用手拉葫芦先拉开销槽内卡销，再用手拉葫芦拉出小模具，再重新收紧花篮螺拴，使模具与混凝土面驳离，然后用手拉葫芦将模具吊起，随门字架一起沿轨道滑移进入下一个涵管的制作。
较大直径的钢筋混凝土涵管由于用量较少，偏僻地区没有批量生产，外地购买运费较高，所以一般考虑现场预制，本文总结的现场预制方法解决了此矛盾，也供同行参考。
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