高速公路涵洞加宽新旧涵拼接处受力与变形特性分析及工程技术研究

摘要

目前国内高速公路改扩建工程实用技术规范和标准尚不成熟，且针对涵洞加宽工程的系统性研究较少，涵洞加宽工程相关技术问题的研究正在引起学术界及工程技术人员的关注。本文在总结国内外高速公路涵洞加宽工程研究成果的基础上，结合惠深高速公路涵洞加宽工程实例，通过实地调研、数值仿真计算、理论分析，对涵洞加宽工程中新旧涵拼接处受力与变形特性、涵洞加宽设计方法及施工技术进行了研究。主要研究成果如下：
　　1.利用有限元数值仿真方法，计算分析两种拼接方法下，不同工况时新旧涵拼接处受力与变形特性情况，结果表明：新旧涵采用植筋拼接时，新涵对旧涵的不利影响较沉降缝拼接时明显要大，且随着加宽跨径和涵顶填土高度的增大，不利影响程度也逐渐增大；当加宽跨径超过4m或涵顶填土高度超过2m时，拼接处旧涵盖板跨中下缘拉应力超过混凝土抗拉强度设计值，涵洞结构会发生破坏。而新旧涵采用沉降缝拼接时，拼接处盖板跨中下缘拉应力较植筋拼接时明显要小，且新旧涵基础沉降差较小，满足控制标准要求。
　　2.在新旧涵基础沉降差满足要求情况下，对盖板涵和箱涵，当加宽跨径超过4m或涵顶填土高度超过2m时，建议新旧涵采用沉降缝拼接；其他情况时，为使新旧涵结构拼接紧密，可采用植筋拼接。对圆管涵和拱涵，可分别采用沉降缝拼接和新建盖板涵拼接。
　　3.单侧加宽时，新旧涵拼接处盖板跨中下缘正应力较两侧加宽时明显要大，建议涵洞加宽应优先采用两侧加宽。地基处理选用合理的桩基几何参数，新涵基础选用整体式基础且结构尺寸适当增大，确保新旧涵基础沉降差满足要求，且涵洞结构不受破坏。
　　4.系统总结了高速公路涵洞加宽工程施工技术要点，提出了减小新旧涵基础沉降差工程措施、涵洞加宽施工质量检测方法及控制标准。
　　论文研究成果一方面弄清了不同拼接方法下新旧涵拼接处受力与变形特性情况，为新旧涵相互作用研究提供了理论依据；另一方面为高速公路涵洞加宽工程设计方法与施工技术提供了科学借鉴，具有重要的工程实际意义。

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第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容与思路

第二章 惠深高速公路涵洞加宽工程概况及相关技术

2.1 概述

2.2 工程概况

2.3 涵洞加宽方式

2.4 新涵结构型式

2.5 新涵地基处理方法

2.6 新旧涵洞拼接技术

2.7 小结

第三章 新旧涵拼接处受力与变形特性数值仿真分析

3.1 概述

3.2 新旧涵相互作用分析

3.3 模型建立

3.4 参数选取和计算方案

3.5 计算结果分析

3.6 小结

第四章 涵洞加宽设计方法研究

4.1 概述

4.2 涵洞加宽方案

4.3 新旧涵洞拼接方法

4.4 新涵设计方法

4.5 小结

第五章 涵洞加宽施工技术研究

5.1 概述

5.2 准备工作

5.3 涵洞加宽施工

5.4 施工质量检测方法及控制标准

5.5 小结

结论与建议

主要结论

进一步建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢