高填路堤涵洞土压力理论及减荷技术研究

摘要

高填路堤下涵洞病害普遍存在。由于涵洞受力涉及因素较多，问题复杂，加之对“涵-土结构”整体受力与变形机理认识不清，因而设计中往往无法准确确定作用在涵洞上的土压力，导致涵洞产生各种病害。针对这一问题，本文通过有限元仿真分析、现场测试和部分室内试验，对高填路堤下涵洞受力变形特性和“涵-土结构”整体受力与变形特性进行系统研究。 运用MARC软件，建立“涵-土结构”平面计算模型，计算中以线性Mohr-Coulomb屈服准则作为土体材料的屈服条件，分析填土土性参数、地基土土性参数、涵洞不同断面型式、沟谷地形等对“涵-土结构”整体受力与变形特性的影响。 由于作用在涵顶上的土压力大于其上填土自重，在涵顶一定范围铺设柔性填料层可以起到良好的减荷效果。运用MARC软件，建立涵洞减荷计算模型，研究柔性填料层(聚苯乙烯泡沫)的铺设对“涵-土结构”整体受力与变形特性的影响及柔性填料的厚度、密度等对减荷效果的影响。 依托兰海和兰临高速公路中三个典型的高填路堤下涵洞工程，通过系统全面的现场测试，研究作用在涵洞周围的土压力以及“涵-土结构”整体受力与变形特性；研究减荷措施下(涵顶铺设一定厚度的聚苯乙烯泡沫、涵顶铺设疏松质土)涵洞受力特性和“涵-土结构”整体受力与变形特性。 根据上述分析成果，运用土力学基本原理，建立涵洞受力数学计算模型，推导出涵洞土压力计算公式，运用本文公式对三个工程实例进行评价分析，并对公式进行简化处理，使之能够应用于实际工程。 最后，提出涵洞土压力计算的实用表格和涵洞减荷设计的使用表格，为今后实际工程的应用提供技术指导。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1涵洞基本构造及分类

1.2涵洞病害特性

1.3课题研究现状

1.4本文研究内容及方法

第二章涵—土数值仿真技术

2.1概述

2.2数值计算技术

2.3材料本构模型

2.4计算模型确定

第三章涵—土性状分析

3.1填土变形与受力特性

3.2地基土变形与受力特性

3.3填土中塑性区分布

3.4涵洞断面型式影响

3.5涵土共同工作特性

第四章涵洞土压力特性

4.1土压力影响因素

4.2断面几何特性影响

4.3填土特性影响

4.4地基土特性影响

4.5埋设地形影响

4.6小结

第五章涵洞减荷性状分析

5.1概述

5.2减荷措施有限元计算

5.3减荷措施下涵土与柔性填料共同工作特性

5.4减荷措施影响因素分析

5.5其他减荷措施

5.6小结

第六章工程实例分析

6.1概述

6.2实例一

6.2.1工程概况

6.2.2测试总体方案

6.2.3测试方案与元件布设

6.2.4测试成果分析

6.2.5小结

6.3实例二

6.4小结

第七章涵洞土压力计算理论

7.1涵—土受力变形基本特性

7.2涵洞土压力理论分析

7.3涵洞土压力公式讨论

7.4小结

第八章结论与建议

8.1主要结论

8.2进一步建议

参考文献

致谢

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