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70 动荷栽作用下玻璃钢夹砂管力学响应分析 2016年 12月 动荷载作用下玻璃钢夹砂管力学响应分析 陈兆南 ，魏连雨 ，郑彦军 ，石华旺 (1．河北工业大学土木与交通学院，天津 300401；2．承德市交通运输局，承德 067400) 摘要：为分析不同动荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的力学响应情况，选取 22t振动压路机 ，39．4t和60．4t重型工程运 料车，测试施工期浅埋玻璃钢夹砂管的振动速度时间曲线，并采用快速傅里叶变换方法确定玻璃钢夹砂管振动主要频率和幅 值。研究表明，22t振动压路机强震最大振动速度和幅值大于重型工程运料车的振动响应值，与实际压路机用大振动力强震 吻合，而三种动荷载对埋地管涵的力学响应均较小，说明管涵刚度高，故施工阶段管顶浅埋土压实完后允许重型工程运料车通 行，从而为玻璃钢夹砂管的施工和推广应用提供理论依据。 关键词 ：玻璃钢夹砂管；动荷载；振动速度；FFTr；力学响应 中图分类号：TB332；U449．8 文献标识码：A 文章编号：1003-0999(2016)12-0070-05 1 引 言 管材结构应变、内力及振动速度为测试标准的，全面 玻璃纤维增强塑料夹砂管 (俗称 “玻璃钢夹砂 分析管涵的力学响应。 管”)作为一种柔性非金属新型复合材料，与传统的 本文在理论分析的基础上结合管涵工程实际， 钢管、铸铁管及普通混凝土管管材相比，具有轻质高 选取施工期最薄弱覆土高度0．8m，动荷载选用工 强、耐腐蚀性能好、运输安装方便、综合经济效益好 程项 目上的土基压实机具 22t振动压路机强震和两 和使用寿命长等优点 j，并具有较强的抗拉、抗压和 种不同载荷的重型工程运料车，通过现场试验布设 抗疲劳能力 J。根据室内试验和实际工程表明，玻 振动速度传感器，测试三种最典型动荷载作用下玻 璃钢夹砂管寿命可长达 50年以上，且在长期运行过 璃钢夹砂管的振动速度，对测试结果进行快速傅里 程中不会出现管体渗水及接头漏水现象，因此在交 叶变换 (简称 “FFT”)频谱特性分析，能直接反映管 通运输、基础工程等领域具有广阔的应用前景 J。 涵整体稳定性、刚度及抗震性能 J，为进一步研究管 研究浅埋玻璃钢夹砂管涵洞施工期间，振动压路机 涵结构优化设计提供参考，保证涵洞施工进度和今 对管顶土基压实及重型工程运料车行驶作用下埋地 后的安全运营。 管涵的力学响应情况，是公路涵洞工程施工研究项 目的重点。 2 试验设计 近年来 ，国内外对施工期间浅覆土玻璃钢夹砂 2．1 试验路简介 管在施工机具荷载下的力学响应的研究较少。Gon— 省道塞长线 ($214)是承德市通往塞罕坝 国家 ilha等 通过测试加速度时间历程曲线，研究人行动 森林公园的一条重要通道，是承德市主干线骨架网 荷载下 GFRP混合桥的动态响应；Lee等 进行玻 络的重要组成部分，起点为围场县境内塞罕坝，终点 璃钢夹砂管长期全面现场测试，竖向挠度结果表明 为滦平县长山峪镇，路线全长为 199km。全线为二、 管涵使用寿命超过60年；徐磊等 建立了完整的玻 三级公路，设计速度为60km／h(局部过村路段 K12 璃钢夹砂管地震响应有限元分析模型，以应力、应变 +600一K19+600采用40km／h)。本课题依托省道塞 为标准，全面分析管道结构的变形和内力响应 ，王直 长线 ($214)塞罕坝至棋盘山段大修工程，项 目全长 民 数值模拟出管道最大位移和内力，结果表明交 为33．8km，公路埋地管涵采用直径分别为 1m和 通动荷载对埋地管道不利