玻璃鋼夾砂管作為一種新型柔性復(fù)合材料，具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)、摩阻系數(shù)小、施工快捷等優(yōu)良特性，已在地下給排水管道領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但較少用于公路地下管涵。與普通地下排水管道相比，公路埋地管涵除需具有足夠剛度等級(jí)支撐管頂填土重量外，還要承受路面上的車輛荷載及路基施工壓實(shí)機(jī)械等荷載，其受力變形相當(dāng)復(fù)雜。因此，研究初始環(huán)剛度這一關(guān)鍵參數(shù)對(duì)于玻璃鋼夾砂管涵洞的推廣應(yīng)用具有實(shí)際工程價(jià)值。
環(huán)剛度是指玻璃鋼夾砂管在荷載作用下抵御變形的能力，是反映玻璃鋼夾砂管力學(xué)性能的關(guān)鍵參數(shù)。玻璃鋼夾砂管的環(huán)剛度與管道的變形能力成正比、與直徑成反比，玻璃鋼夾砂管的軸向變形能力很大程度上取決于其環(huán)剛度。該文通過(guò)試驗(yàn)測(cè)試不同長(zhǎng)度玻璃鋼夾砂管在外部線荷載作用下的環(huán)剛度、剛度系數(shù)、荷載和變形關(guān)系，分析玻璃鋼夾砂管環(huán)剛度的影響因素和變化規(guī)律。
１試驗(yàn)方案
１．１試驗(yàn)方法及工況
試驗(yàn)使用土木工程擬動(dòng)力結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)電液伺服試驗(yàn)加載機(jī)。試驗(yàn)開(kāi)始前，先對(duì)不同尺寸試樣進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，取試樣管周截面的４個(gè)平分點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)的軸向長(zhǎng)度及管壁厚度，求平均值，并多點(diǎn)測(cè)量管道內(nèi)徑，取平均值作為管道測(cè)量?jī)?nèi)徑。然后安裝試件，預(yù)加載，讓試件與加載裝置接觸穩(wěn)定。為更清晰地對(duì)比各工況（見(jiàn)表１）下荷載與變形關(guān)系，設(shè)定試驗(yàn)終止荷載為３０ｋＮ。加載方式采用位移控制方法，加載速率為５ｍｍ／ｍｉｎ。試驗(yàn)終止后導(dǎo)出試驗(yàn)結(jié)果及荷載－變形曲線。
１．２計(jì)算方法
管環(huán)向剛度按（１）計(jì)算，剛度因子按式（２）計(jì)算，
管徑變形率按式（３）計(jì)算。
ＰＳ＝Ｆ／ΔＹ（１）
ＳＦ＝０．１４９ｒ３Ｓ（２）
Ｐ＝ΔＹ／ｄ×１００％（３）
式中：ＰＳ為管徑變化量ΔＹ對(duì)應(yīng)的管環(huán)向剛度（ｋＰａ）；Ｆ為ΔＹ對(duì)應(yīng)的線荷載（ｋＮ／ｍ）；ＳＦ為管道環(huán)向剛度對(duì)應(yīng)的剛度因子；ｒ?yàn)樵嚇悠骄霃剑唬袨楣艿缽较蜃冃温�；ｄ為試樣平均�?nèi)徑。
試驗(yàn)結(jié)果及分析
２．１環(huán)剛度試驗(yàn)結(jié)果
２０１８年第４期魏彬：公路玻璃鋼夾砂管涵洞初始環(huán)剛度試驗(yàn)研究１４３
長(zhǎng)度４０、７０、１００ｃｍ玻璃鋼夾砂管在不同荷載作用下的位移分別見(jiàn)表２～４，荷載－變形曲線分別見(jiàn)圖２～４。
根據(jù)公式計(jì)算，得４０ｃｍ長(zhǎng)玻璃鋼夾砂管在承受３０ｋＮ荷載時(shí)的變形為１６．２ｍｍ，管道的環(huán)向剛度為２．３ＭＰａ、剛度因子為２．８ｋＰａ·ｍ３、變形率為２．４３％；７０ｃｍ長(zhǎng)玻璃鋼夾砂管在承受３０ｋＮ荷載時(shí)的變形為１３．３ｍｍ，管道的環(huán)向剛度為２．６ＭＰａ、剛度因子為３．２ｋＰａ·ｍ３、變形率為１．０８％；１００ｃｍ長(zhǎng)玻璃鋼夾砂管在承受３０ｋＮ荷載時(shí)的變形為９．６ｍｍ，管道的環(huán)向剛度為３．１ＭＰａ、剛度因子為３．８ｋＰａ·ｍ３、變形率為０．６４％。
２．２試驗(yàn)結(jié)果分析
不同長(zhǎng)度玻璃鋼夾砂管在承受３０ｋＮ荷載時(shí)的環(huán)向剛度、剛度因子和變形率對(duì)比見(jiàn)表５。由于數(shù)據(jù)顯示管道的豎向變形大于橫向變形，為了更清晰地對(duì)比３種工況下豎直變形受管道長(zhǎng)度的影響，繪制各長(zhǎng)度玻璃鋼夾砂管的荷載－豎向變形曲線進(jìn)行對(duì)比（見(jiàn)圖５）。
表５不同長(zhǎng)度玻璃鋼夾砂管在承受３０ｋＮ荷載時(shí)的由表５、圖５可知：玻璃鋼夾砂管在承受相同等級(jí)荷載時(shí)的環(huán)向剛度和剛度因子都隨管道長(zhǎng)度的增加而增大，變形率隨管道長(zhǎng)度的增加而降低；管道的豎直變形隨荷載的增加而增大，基本呈線性關(guān)系，在管道未發(fā)生塑性破壞階段可根據(jù)這一規(guī)律計(jì)算不同長(zhǎng)度管道在承受相應(yīng)荷載等級(jí)時(shí)的豎直變形；長(zhǎng)度越大，玻璃鋼夾砂管的荷載－變形曲線斜率越小，變形變化趨勢(shì)越弱，說(shuō)明長(zhǎng)度的增加可明顯提高管道通過(guò)環(huán)剛度試驗(yàn)對(duì)比分析，得到同一直徑不同長(zhǎng)度玻璃鋼夾砂管環(huán)剛度、剛度因子和變形率，結(jié)論如下：玻璃鋼夾砂管在承受相同等級(jí)荷載時(shí)的環(huán)向剛度和剛度因子隨著管道長(zhǎng)度的增加而增大，變形率隨管道長(zhǎng)度的增加而降低；玻璃鋼夾砂管的豎向變形隨著荷載等級(jí)的增加而線性增大，兩者具有一定的線性關(guān)系；管道的變形趨勢(shì)隨著管道長(zhǎng)度的增加而減緩，玻璃鋼夾砂管的長(zhǎng)度是影響管道環(huán)向剛度的重要因素。
專業(yè)的玻璃鋼電纜管生產(chǎn)廠家
玻璃鋼夾砂管專業(yè)的生產(chǎn)廠家
