洞型對(duì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目的進(jìn)行，涵洞的使用量迅速增加，填方高度越來(lái)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(jì)算規(guī)范和計(jì)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(duì)涵洞的設(shè)計(jì)和施工的相關(guān)規(guī)程還很不完善，往往是設(shè)計(jì)不當(dāng)造成病害隱患，可見(jiàn)關(guān)于涵洞的土壓力理論還需深入的研究。本文對(duì)文獻(xiàn)[46-47]中物理模型試

2、驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳盡的分析，并將測(cè)試結(jié)果與ANSYS有限元軟件模擬結(jié)果相對(duì)比，較為吻合，也驗(yàn)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(shí)例，利用其填土與涵洞參數(shù)，設(shè)計(jì)三種不同洞型對(duì)比研究，所得主要成果如下:
　　 (1)等沉面高度是一個(gè)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(huì)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(duì)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(shí)，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(shí)，等沉面高度與剛性地基時(shí)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(shí)應(yīng)加以說(shuō)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