近年来,我国公路交通建设事业发展迅速,涵洞的数量也随之增加,目前公路涵洞所用的管材大部分已经出现质量问题,因此提出用玻璃钢夹砂管替代现有管材。但由于目前对公路玻璃钢夹砂管涵洞微观力学分析较少,导致管道在设计过程中缺乏相应的设计标准,为保证管道结构安全通常选取安全裕量较大的管道,增加了工程成本。因此,本文采用现场试验与数值模拟相结合的方法,对不同工况下的公路玻璃钢涵管的径厚比进行了优化分析。主要研究成果包括以下几方面:(1)通过对不同管壁厚度的玻璃钢夹砂管试样进行压缩性能试验、拉伸性能试验,得到了不同管壁厚度下管道环向与轴向的抗拉、压强度值。(2)开展不同车辆荷载作用下公路玻璃钢涵管现场试验,实测管道的受力变形情况。结果表明:随着荷载等级的增加,管道的环向与轴向应变也随之变大,且关于管道中心轴线均呈左右对称分布,径向相对变形大于水平向相对变形。为验证数值分析模型的准确性提供参考。(3)运用有限元软件ABAQUS分析当路面结构相同时,管道内径、管顶覆土厚度以及车辆荷载对公路玻璃钢涵管受力特性的影响,数值分析结果表明:当荷载、管顶覆土厚度一定时,随着管道内径的增加,管道的最大拉、压应力呈相反的变化趋势,水平向与径向相对变形显著增加。当荷载、管径一定时,随着管顶覆土厚度的增加,管道的径向相对变形也变大,管道的最大拉、压应力均呈线性增长趋势。当管顶覆土厚度、管径一定时,双车辆荷载作用下,管道的最大拉、压应力与径向相对变形明显增加。(4)通过对不同管壁厚度下公路玻璃钢涵洞的路面基层层底最大拉应力以及管道的受力变形进行分析,得到了不同工况下基于管顶覆土厚度的公路玻璃钢涵管最优径厚比范围,为公路玻璃钢涵管的设计提供理论基础。(5)研制了一种在公路玻璃钢涵洞施工中用于保护管道的装置,为公路玻璃钢涵管施工提供了新思路;最后以实际工程为依托,对优化后的玻璃钢夹砂管进行了经济分析。