高填方涵洞土壓力計(jì)算理論方法及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、高填方涵洞是我國山區(qū)公路中重要的排水結(jié)構(gòu)物。隨著我國山區(qū)公路等級(jí)的不斷提高，高填方涵洞的數(shù)量日益增加，但高填方涵洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)迄今仍缺乏合理的理論指導(dǎo)，導(dǎo)致一部分涵洞因過分保守而不經(jīng)濟(jì)，一部分涵洞又因尺寸偏小而產(chǎn)生病害。本文通過模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場工程測試，對(duì)不同跨徑、不同填料含石量的高填方涵洞土壓力變化規(guī)律進(jìn)行研究，以期找出合理的高填方涵洞土壓力計(jì)算公式，具體研究內(nèi)容和成果如下:
　　①研究了高填方涵洞的土拱效應(yīng)。通過模型試

2、驗(yàn)和數(shù)值模擬，得到不同跨徑、不同填料含石量的高填方涵洞土壓力隨填土高度變化的規(guī)律。結(jié)果證實(shí)了高填方涵洞上方確實(shí)會(huì)形成土拱效應(yīng)，當(dāng)填土達(dá)到一定高度后，涵頂和涵臺(tái)外的土壓力均小于土柱法的理論計(jì)算值;同時(shí)，高填方涵洞的土拱效應(yīng)具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，隨著填土高度的增加，仍會(huì)有部分土壓力傳遞到涵洞上。
　?、诜治隽瞬煌纯鐝綏l件下高填方涵洞土壓力的變化規(guī)律。將模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果相互驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)隨著涵洞跨徑的增加，高填方涵洞的涵頂土壓力會(huì)相

3、應(yīng)增加，而涵臺(tái)外土壓力會(huì)隨之減小;跨徑較小的涵洞，其上方土體更容易形成土拱效應(yīng)。
　　③分析了不同填料的高填方涵洞土壓力變化規(guī)律。將模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果相互驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)隨著填料中含石量的增加，高填方涵洞涵頂土壓力的增幅并不明顯，而涵臺(tái)外土壓力會(huì)明顯增大;當(dāng)填料中的含石量為30％～70％時(shí)，填料中含石量較高的涵洞，其上方土體更容易形成土拱效應(yīng)，當(dāng)填料中的含石量超過70％時(shí)，含石量的增加反而使涵洞上方土體更難形成土拱效應(yīng)。
　

4、　④提出了高填方涵洞土壓力計(jì)算公式。本文根據(jù)不同條件下高填方涵洞土壓力的變化規(guī)律，通過對(duì)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，提出高填方涵洞土壓力計(jì)算公式，并將該公式與現(xiàn)場測試結(jié)果及現(xiàn)有的典型土壓力計(jì)算理論進(jìn)行對(duì)比，論證了高填方涵洞土壓力計(jì)算公式的可靠性。
　?、萏岢隽烁咛罘胶赐翂毫τ?jì)算公式的應(yīng)用范圍。高填方涵洞土壓力計(jì)算公式僅可用于寬坦地形、剛性地基條件下，填土超過16m的蓋板涵，當(dāng)填土不足16m時(shí)，仍采用土柱法理論進(jìn)行涵頂土