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高填路堤涵洞土压力理论及减荷技术研究

刘静  
【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(涵项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。


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