洞型對涵洞土壓力的影響研究.pdf

1、涵洞在公路、水利等領(lǐng)域使用廣泛，隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，一些大型工程如南水北調(diào)、山西大水網(wǎng)等項目的進(jìn)行，涵洞的使用量迅速增加，填方高度越來越高。高填方產(chǎn)生的大的土壓力使得結(jié)構(gòu)物更容易被壓壞，也更加暴露了現(xiàn)行的涵洞土壓力計算規(guī)范和計算公式的缺陷和不足。涵洞工程早已被稱之為“生命線工程”，但是當(dāng)前針對涵洞的設(shè)計和施工的相關(guān)規(guī)程還很不完善，往往是設(shè)計不當(dāng)造成病害隱患，可見關(guān)于涵洞的土壓力理論還需深入的研究。本文對文獻(xiàn)[46-47]中物理模型試

2、驗結(jié)果進(jìn)行了詳盡的分析，并將測試結(jié)果與ANSYS有限元軟件模擬結(jié)果相對比，較為吻合，也驗證了ANSYS軟件用于模擬土體與涵洞相互作用的可行性。選取一公路拱涵工程實例，利用其填土與涵洞參數(shù)，設(shè)計三種不同洞型對比研究，所得主要成果如下:
　　 (1)等沉面高度是一個變量，其隨填土高度的增大而減小最終趨于穩(wěn)定，涵洞洞型的變化會影響到填土沉降的變化從而影響等沉面高度的變化。剛性地基下方涵、矢度1/4的拱涵、半圓拱涵的等沉面高度最終分別穩(wěn)

3、定為為3.1D、2.9D和2.7D。地基彈性模量越小，等沉面高度越低，地基彈性模量對方涵的等沉面高度影響略大。地基彈性模量的降低可導(dǎo)致填土等沉面高度的下降。地基彈模比為5時，方涵、矢度1/4拱涵、半圓拱涵等沉面高度分別為1.9D、1.8D、1.7D，地基彈模比為20時，等沉面高度與剛性地基時很接近。
　　 (2)洞型不同，洞頂土壓力分布不相同。方涵土壓力分布曲線呈“M”形分布;矢度1/4拱涵和半圓拱涵土壓力分布均近似呈倒“U”形

4、，矢度1/4拱涵距軸線0.45D內(nèi)拱頂均存在土壓力集中，半圓拱涵距軸線0.35D以外拱頂垂直土壓力小于其上填土自重。
　　 (3)剛性地基下三類涵洞平均土壓力系數(shù)隨填土高度的增大均趨于穩(wěn)定，方涵最大為1.6，矢度1/4拱涵和半圓拱涵分別為1.4，1.26。拱涵拱頂土壓力和拱頂平面土壓力并不相同，研究時應(yīng)加以說明;半圓拱涵拱頂土壓力系數(shù)是拱頂平面土壓力系數(shù)的88％。適當(dāng)降低地基的彈性模量可有效減小涵洞頂部的土壓力集中。方涵K值受地