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高填方涵洞土压力计算理论方法及结构研究
| 论文题名： | 高填方涵洞土压力计算理论方法及结构研究 |
| 关键词： | 高填方涵洞;土压力;计算方法;结构设计;数值模拟 |
| 摘要： | 高填方涵洞是我国山区公路中重要的排水结构物。随着我国山区公路等级的不断提高，高填方涵洞的数量日益增加，但高填方涵洞的结构设计迄今仍缺乏合理的理论指导，导致一部分涵洞因过分保守而不经济，一部分涵洞又因尺寸偏小而产生病害。本文通过模型试验、数值模拟以及现场工程测试，对不同跨径、不同填料含石量的高填方涵洞土压力变化规律进行研究，以期找出合理的高填方涵洞土压力计算公式，具体研究内容和成果如下: ①研究了高填方涵洞的土拱效应。通过模型试验和数值模拟，得到不同跨径、不同填料含石量的高填方涵洞土压力随填土高度变化的规律。结果证实了高填方涵洞上方确实会形成土拱效应，当填土达到一定高度后，涵顶和涵台外的土压力均小于土柱法的理论计算值;同时，高填方涵洞的土拱效应具有不稳定的特点，随着填土高度的增加，仍会有部分土压力传递到涵洞上。 ②分析了不同涵洞跨径条件下高填方涵洞土压力的变化规律。将模型试验和数值模拟的结果相互验证，发现随着涵洞跨径的增加，高填方涵洞的涵顶土压力会相应增加，而涵台外土压力会随之减小;跨径较小的涵洞，其上方土体更容易形成土拱效应。 ③分析了不同填料的高填方涵洞土压力变化规律。将模型试验和数值模拟的结果相互验证，发现随着填料中含石量的增加，高填方涵洞涵顶土压力的增幅并不明显，而涵台外土压力会明显增大;当填料中的含石量为30％～70％时，填料中含石量较高的涵洞，其上方土体更容易形成土拱效应，当填料中的含石量超过70％时，含石量的增加反而使涵洞上方土体更难形成土拱效应。 ④提出了高填方涵洞土压力计算公式。本文根据不同条件下高填方涵洞土压力的变化规律，通过对模型试验和数值模拟得到的数据进行回归，提出高填方涵洞土压力计算公式，并将该公式与现场测试结果及现有的典型土压力计算理论进行对比，论证了高填方涵洞土压力计算公式的可靠性。 ⑤提出了高填方涵洞土压力计算公式的应用范围。高填方涵洞土压力计算公式仅可用于宽坦地形、刚性地基条件下，填土超过16m的盖板涵，当填土不足16m时，仍采用土柱法理论进行涵顶土压力的计算。同时，还应结合工程实际中的涵洞跨径和填料含石量对使用高填方涵洞土压力计算公式的高度进行适当调整，以便取得最为经济合理的效果。 |
| 作者： | 彭德立 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 杨锡武 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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