埋地管涵-土相互作用及管涵結構橫縱向受力特性研究.pdf

1、隨著我國公路交通事業(yè)的快速發(fā)展,橫穿高速公路的埋地管涵數(shù)量日益增多,新的管涵結構型式也不斷涌現(xiàn),預制裝配式馬蹄形埋地管涵就是其中具有代表性的一種。預制裝配式管涵由于其受力合理、標準化設計、工廠化預制、裝配化拼裝,施工便捷、經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)點,裝配式埋地管涵結構型式必將得到廣泛的應用和推廣.國內(nèi)對預制裝配式管涵的研究和應用相對起步較晚,目前還沒有針對裝配式管涵設計和施工相對成熟的分析方法和設計理論。
　　 基于上述背景,本文針對埋

2、地管.土相互作用及管涵結構橫縱向受力特性進行研究.首先,開展了大型原比尺的管.土物理模型試驗,跟蹤監(jiān)測了填土荷載和外荷載作用下的管.土響應。試驗結果表明:管涵頂部中心和其兩側土層的壓縮性不同,當管涵兩側土體由于壓縮向下變形,即對管涵上方的土體產(chǎn)生向下拖曳力作用,此時管涵不僅要承擔管頂以上土柱的自重,同時承擔外土柱傳遞到內(nèi)土柱上的剪切力作用,從而導致管頂中心點土壓力集中.外荷載作用下,偏心加載對管涵結構受力更加不利。隨著循環(huán)動荷載的增大,

3、土體豎向累積變形隨之增大;相同的豎向動荷載循環(huán)作用下,土體豎向累積變形隨著振次的增加而增大,而當振次達到一定次數(shù)后,豎向累積變形趨于穩(wěn)定.
　　 基于試驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)修正了馬斯頓理論,提出了淺埋式埋地管涵土壓力計算方法和計算公式,計算結果和試驗結果對比表明本文的計算模型較好地反映了管涵的實際受力狀態(tài)。采用數(shù)值分析方法研究了管涵土壓力各影響因素對管涵土壓力的影響規(guī)律,包括填土特性、地基土特性、管涵幾何尺寸、管涵剛度、碾壓荷載、埋設地

4、形等因素。
　　 針對模型試驗的管涵結構內(nèi)力采用不同方法進行計算分析,就交通荷載下管涵的受力特性進行研究,計算表明混凝土標號對管涵各板的最大彎矩影響不明顯,各板最大彎矩隨著板厚的增大而增大,隨著覆土厚度的增大而增大。正載下管頂土壓力、偏載下管涵頂板最大土壓力與設計車速均呈線性關系,兩者隨設計車速的增大而增大。然后對地震荷載下的多孔聯(lián)拱管涵結構的受力特性進行了研究,表明地震荷載對涵孔之間連接柱的彎矩增量影響最大。
　　 作

5、為埋地管涵縱向受力分析的基礎,詳細闡述多層結構軟土模型以及土體各向異性和結構性在模型中的數(shù)值實現(xiàn),采用動態(tài)鏈接庫的編輯方式,在PLAXIS程序中成功實現(xiàn)了程序化計算,利用室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)驗證了模型的準確性,接著對典型結構軟土的工程項目進行計算分析,計算表明采用多層結構軟土模型能較好地模擬軟土的結構性特征,準確預測軟土在堆填荷載作用下的變形特性。
　　 基于Pasternak地基模型,建立了較為合理的考慮地基差異沉降的埋地管涵縱向力學