山区公路加筋路堤下涵洞垂直土压力的研究

论文摘要

近年来,随着山区公路高填方涵洞的广泛应用,涵洞出现的病害种类也逐渐增多,因此迫切需要对涵顶垂直土压力进行正确计算和分析。现行公路桥涵设计通用规范中线性土压力理论未能准确反映涵顶垂直土压力的变化规律,致使涵顶土压力计算结果与实际工程情况存在较大差异。本文针对这一问题,结合现场试验、数值模拟和理论分析研究了高填方涵洞在加筋和未加筋状态下非线性土压力的分布及变化规律,讨论了填土高度、填料性质、卵石模量等因素对涵顶垂直土压力的影响,取得的主要研究成果如下：1.现场测试和数值模拟都表明,当填土达到一定高度后,涵顶竖向土压力不随填土高度成线性增加,而呈非线性变化,且涵洞的竖向土压力要比理论土压力大。2.在涵顶填土加筋和未加筋状态下,现场测试和数值模拟计算结果都表明：当填土达到一定高度后,涵顶垂直土压力明显大于理论值(σ=γH),因此高填方涵洞仍采用理论值计算是不安全的。3.改变填土容重、卵石弹性模量都会对涵顶垂直土压力产生明显的影响,因此如果要减少涵顶垂直土压力,则可以通过改变这些影响因素来达到预期效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 盖板涵及其特点
• 1.2 国内外土压力研究现状
• 1.2.1 国内土压力研究现状
• 1.2.2 国外土压力研究现状
• 1.3 垂直土压力计算方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 加筋路堤下盖板涵测试现场
• 2.1 试验场地概况
• 2.1.1 工程概况
• 2.1.2 地形地貌
• 2.1.2 工程地质
• 2.1.3 气象条件
• 2.2 现场测试
• 2.2.1 钢筋混凝土盖板涵简介
• 2.2.2 土工格栅的选定及其布置方案
• 2.2.3 土压力盒的选定及其布置方案
• 第三章 土压力数据整理及其分析
• 3.1 涵洞土压力测试结果
• 3.1.1 加筋的涵顶土压力测试结果
• 3.1.2 未加筋的涵顶土压力测试结果
• 3.1.3 加筋和未加筋状态下涵顶垂直土压力随时间变化曲线图
• 3.2 现场测试结果分析
• 3.2.1 涵顶垂直土压力与填土高度的关系
• 3.2.2 垂直土压力系数与填土高度的关系
• 3.2.3 垂直土压力与时间的关系
• 3.3 断面测试点的垂直土压力对比分析
• 第四章 加筋路堤下涵洞受力性状的数值模拟
• 4.1 ANSYS有限元软件概述
• 4.2 本文有限元数值模拟理论
• 4.2.1 加筋土本构模型
• 4.2.2 土的本构模型
• 4.2.3 本文单元类型选取
• 4.3 左侧未加筋路堤下涵顶垂直土压力数值模拟分析
• 4.3.1 建立模型及选定材料参数
• 4.3.2 整体计算和分层填筑
• 4.3.3 涵顶垂直土压力变化规律及结果分析
• 4.4 影响涵顶垂直土压力的主要因素
• 4.4.1 卵石弹性模量对垂直土压力的影响
• 4.4.2 地基刚度对垂直土压力的影响
• 4.4.3 填土容重对垂直土压力的影响
• 4.4 右侧加筋路堤下涵顶垂直土压力数值模拟分析
• 4.4.1 建立模型及选定材料参数
• 4.4.2 涵顶垂直土压力变化规律及其结果分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢