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高填方公路涵洞施工力学响应研究
| 论文题名： | 高填方公路涵洞施工力学响应研究 |
| 关键词： | 高速公路;高填方涵洞;施工工艺;力学响应 |
| 摘要： | 随着山区高速公路的蓬勃发展，填土高度在20m以上的高路堤及高填方涵洞已经屡见不鲜，其目的是为了满足线形标准的要求，有效利用废方，防止水土流失，保护环境，因此在对高填方涵洞在施工过程中提出了更高的要求。虽然高填方涵洞不断增多，但是在设计过程中对高填方涵洞受力情况认识不够深入，以及在高填方涵洞土压力计算时缺乏合理的土压力计算公式，导致部分涵洞在施工或运营过程中出现了不同程度的破坏病害，增加了维修费用；有的高填方涵洞由于设计过程中过分保守造成经济浪费，因此高填方涵洞设计与施工的经济性和安全性日益突出。本论文通过理论分析、调查研究和数值模拟计算的方法，对高填方公路涵洞施工力学响应进行系统的研究，取得以下成果： （1）针对目前涵洞土压力计算方法适用情况比较混乱的现状，本文对其进行了梳理、分析，对各自的适用条件及优缺点进行说明，为施工和设计提供应用价值。 （2）对高填方涵洞施工受力特征进行研究。以高填方拱涵为例，通过改变不同填土高度及模量、地基模量、沟谷坡度及宽度、结构跨径等因素影响下，对涵周土压力分布规律、涵顶土体内外沉降差及涵顶土压力集中系Ks进行分析。得出：涵顶垂直土压力、基底反力、涵侧土压力、涵顶土压力集中系Ks值随着填土的高度、沟谷宽度、结构跨径的增大而增大；适当减小沟谷坡度及上填土模量有利于减小涵顶垂直土压力、基底反力、涵侧土压力及涵顶土压力集中系Ks值。 （3）通过对涵洞结构应力随填土高度变化的研究。得出：拱圈中部内缘及拱圈四分点位置处出现最大的拉应力，这些是涵洞受力最薄弱的位置；填土模量对拱圈应力的影响并不明显。 （4）对高填方涵洞上方拱效应进行研究。通过数值模拟的结果分析得出：当涵洞上填土达到一定的高度时，高填方涵洞上方将产生拱效应，并且这种拱效应具有不稳定的特性，随填土的增高仍有部分土压力传至涵顶，因此高填方涵洞土压力计算时要考虑拱效应的特征。 （5）对高填方涵洞竖向土压力计算方法进行研究。根据高填方涵洞在不同因素作用下的土压力变化规律，将数值模拟得到的数据结果进行线形回归，得出高填方涵洞土压力计算公式，通过和现有的涵洞竖向土压力计算公式进行对比，验证了高填方涵洞土压力计算公式的可靠性；通过分析比较每一种因素对高填方涵洞土压力计算的影响，得出沟谷坡度gt;沟谷宽度gt;涵洞跨径gt;地基模量。 （6）对高填方涵洞病害类型及其防治对策进行研究。通过查阅资料和现场调研的方法分析了涵洞病害产生的原因及病害产生的特征与机理，由此提出防治涵洞病害产生的对策，为施工和设计提供参考。 |
| 作者： | 侯鹏飞 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 徐林生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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