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玻璃纤维增强塑料夹砂管涵洞的应用研究

杨繁  
【摘要】: 涵洞是交通工程的重要组成部分,无论是在工程数量还是工程造价上,在公路工程中,都占有相当的比重。而传统的混凝土涵管在使用过程中出现了一些无法克服的缺陷,如使用寿命短、耐腐蚀能力不强、接头易漏水等。本文创造性地提出用玻璃钢夹砂管这一新型的复合材料来代替混凝土管,不仅能克服以上缺陷,而且具有显著的综合经济效益。 纤维缠绕玻璃钢夹砂管道是20世纪70年代在世界上出现的一种新型管道,也是目前国内外正大力推广使用的一种柔性复合材料管道。毫无疑问,玻璃钢夹砂管的迅速发展对传统的大口径输水、下水用水泥管、铸铁管、钢管是一次严峻的冲击。玻璃钢夹砂管是以玻璃纤维、热固性塑料及石英砂为主要原材料采用一定的工艺方法所制造而成的。可分为定长缠绕、离心浇铸和连续缠绕三类。玻璃钢夹砂管具有重量轻、强度高、输送液体阻力小和耐腐蚀性能好、运输安装方便、使用寿命长、综合造价适中、维护成本低等优点。 本文对玻璃钢夹砂管这一新型材料的卓越性能作了全面的概括,对国内外的研究应用情况也作了详尽的描述,并对其用作交通工程涵管的可行性进行了系统而全面的分析,从生产工艺、结构分析、施工方法以及有限元计算等方面作了理论上的阐述。 本课题作为湖北省交通厅重点科技项目,受到荆州区交通局的大力支持,并于2002年9月在荆州市荆州区花园—八岭山公路上建成了国内第一座玻璃钢夹砂管涵洞。通过对该涵洞进行现场静载试验以及半年多来的使用情况的跟踪调查,证明玻璃钢夹砂管涵洞满足结构安全和使用要求,为玻璃钢夹砂管替代传统的混凝土涵洞提供了一个很好的范例。 本文研究所得到的结论,对玻璃钢夹砂管涵洞的推广应用具有一定的指导意义,并且通过对实验数据与有限元计算分析所得到的数据进行比较,发现差异不大,证明有限元分析基本上能够模拟出玻璃钢夹砂管涵洞结构的受力特点与规律,因此,可以利用有限元来进行玻璃钢夹砂管涵洞的结构设计,以达到节约试验成本,缩短设计周期的目的。


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