高填土涵洞整体式基础研究

论文摘要

在高等级公路设计过程中,盖板涵、拱涵、箱涵的应用非常普遍,一般情况下,其基础形式为明挖扩大基础,基底承载力能满足设计要求。但由于受公路平纵指标限制,线位处地质条件的影响,尤其是高填土涵洞,出现涵洞基底承载力不足的情况,考虑处理地基的不便和成本因素,使设计者采用整体式基础。整体式基础在涵洞设计中已经相当普遍,尤其是高填方涵洞(6米以上)。依据相似定理以及量纲分析方法,采用相似材料,根据几何相似比,制成盖板涵和拱涵小比例模型,对试验箱内涵洞模型逐层填土,模拟实际施工过程,土压力计测量涵洞地基内的土压力变化。采用模型试验、结构力学方法对涵洞的高、低应力区的分布进行分析。考虑涵洞地基土的土性参数、地基类型和涵洞结构特征等因素对高填土涵洞地基内士压力的影响,进行数值模拟,具体分析每—影响因素与涵洞地基内土压力之间的分布关系,与模型试验结果对比,为建立高填土涵洞基础土压力公式提供参考。结合理论分析和室内实体试验情况,选取“西丰至开原高速公路”几个典型涵洞现场测量、检验。通过在基础下地基土、基础附近路基土预埋应力盒的方法掌握涵洞周围土体应力分布；根据现场试验结果与理论研究情况,归纳总结不同地质、不同填土高度下整体式基础基底承载力的深度修正方法。分别采用太沙基、梅耶霍夫承载力理论对模型地基极限承载力进行计算,并且与数值模拟计算结果、规范07计算结果(其中的修正项)进行比较分析。对涵洞地基施工提出合理建议。

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第1章绪论

1.1 研究工作的目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 本论文研究技术路线和研究方法

1.4.1 技术路线

1.4.2 研究方法

第2章高填土涵洞数值模拟研究

2.1 数值模拟软件FLAC3D

2.2 FLAC3D的特点

2.2.1 应用范围

2.2.2 计算模式

2.2.3 模拟多种结构形式

2.2.4 多种边界条件

2.3 几何模型的确定

2.3.1 材料模型的假定与选取

2.3.2 几何模型的选择

2.3.3 边界条件处理

2.3.4 材料参数的选取

2.4 模拟分析过程

2.4.1 模型网格划分

2.4.2 数值模拟计算过程

2.4.3 地基土压力监测分析

2.4.4 数值模拟工况

2.5 数值模拟结果及分析

2.5.1 对比组数G1（M1工况与M7工况）

2.5.2 对比组数G2（M4工况与M10工况）

2.5.3 对比组数G3（M2工况与M8工况）

2.5.4 对比组数G4（M5工况与M11工况）

2.5.5 对比组数G5（M3工况与M9工况）

2.5.6 对比组数G6（M6工况与M12工况）

2.6 本章结论

第3章高填土涵洞的相似材料试验

3.1 相似材料涵洞模型制作

3.1.1 涵洞模型资料

3.1.2 涵洞模型的制作

3.2 模型试验的步骤

3.2.1 模型试验

3.2.2 模型试验测试内容

3.2.3 土压力计埋设位置

3.2.4 模型试验技术路线

3.2.5 模型试验工况

3.3 涵洞土压力分析

3.3.1 G1对比组（M1工况与M7工况）

3.3.2 G2对比组（M4工况与M10工况）

3.3.3 G3对比组（M2工况与M8工况）

3.3.4 G4对比组（M5 工况与M11工况）

3.3.5 G5对比组（M3工况与M9工况）

3.3.6 G6对比组（M6工况与M12工况）

3.4 不同地基土情况下土压力

3.5 不同基础和结构形式下土压力

3.6 结论

第4章涵洞土压力现场测试

4.1 依托工程概况

4.2 测试方案

4.2.1 测试目的

4.2.2 测试内容

4.2.3 测试方案

4.3 土压力计的检验与标定

4.3.1 压力盒的检验

4.3.2 压力盒的标定

4.4 土压力计的埋设

4.5 K24+395.500涵洞监测结果与分析

4.6 K40+934.000涵洞监测结果与分析

4.7 数值模拟、模型试验和现场监测点土压力对比

第5章涵洞整体式基础地基承载力和结构应力分析

5.1 涵洞地基破坏模式分析

5.2 现行计算理论与规范适用性分析

5.2.1 计算理论与方法

5.2.2 计算结果分析

5.3 建议设计验算方法

5.3.1 基本承载力

5.3.2 地基刚度要求

5.3.3 基本承载力附加抗剪强度要求

5.3.4 依托工程涵洞算例

5.4 涵洞结构应力分析

5.4.1 结构力学方法计算分析

5.4.2 数值模拟分析

5.4.3 模型试验

5.4.4 总结

5.5 本章小结

第6章主要研究结论

参考文献

致谢

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