基于特高填土路堤下涵洞受力与减荷性状研究

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1、长安大学硕士学位论文特高填土路堤下涵洞受力与减荷性状研究姓名：康佐申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：谢永利;冯忠居20040101内容提要本文依托甘肃兰州一海石湾高速公路特高填路堤下涵洞的实体工程，通过现场试验和理论分析研究了特高填涵洞基底以上土压力及沉降变形规律，揭示了高填涵洞台身及涵顶土压力性状、涵洞施工期及工后期土压力变化特性、减荷情况下高填路堤涵洞及涵洞地基的受力性状与破坏成因。基于Moh卜一Coulomb屈服准则，利用数值仿真方法，对涵洞进行有限元仿真计算，并与现场实测值进行分析对比；综合整体沉降变形云图、塑性云

2、图进一步分析了涵洞的受力性状。研究成果对特高填路堤下涵洞结构的合理设计与施工具有重要指导意义。关键词：高填路堤涵洞结构受力性状沉降变形减荷措施AbstractInthispaper,basedontheengineeringofculvertundertheembankmentofthespecialhi曲一stackedsoilinthefreewayfromLanzhoutoHaishiwaninGansuprovince，byfieldtestsandtheoreticalanalyses，theearthpressurea

3、ndmethodsofsubsidenceanddeformationaboveculvertbasementareresearched．Theabutmentbodyandtop’searthpressurecharactersofhi曲一stackedsoilculvert，thechangingattributesinculvertconstructionprophaseandanaphase，mechanicsbehaviorsandfailureoriginsofculvertandbaseattheconditiono

4、floadsheddingundertheembankmentofthespecialhigh·stackedsoilarerevealed．BasedonMohr--Coulombyieldcriterion，usingnumericalsimulationmethod，FEMisadoptedtoanalysistheculvert．ThedatesofFEMwerecontrastedwithsiteonesandanalyzed．Throughthegeneralizedentiretydeformationandplas

5、ticitynephogram，mechanicsbehaviorsofculvertwerefurtheranalyzed．Itissignificanttoguidesignificantresearchfindingsthatrationallydesignandconstructculvertunderhighfillembankment．Keyword：Embankmentofthehigh—stackedsoil，culvertstructure，mechanicscharacter，subsidenceanddefo

6、rmation，load·sheddingmeasurement第一章绪论1．1课题研究背景近年来，在高速公路的设计中，高填方路堤下设置的涵洞工程越来越多，然而对涵洞的设计与计算理论至今仍不完善，导致计算结果和实际结果相差很大，致使涵洞病害不断发生，严重影响到了高速公路的正常运营和人们对高等级公路的综合评价。据调查，在涵洞设计中因误判导致设计土压力偏小的情况，在设计时被安全系数所遮蔽，长时间后均发生破坏：而由于设计保守，所取土压力集中系数偏大，导致涵洞设计在拱圈和台身上浪费材料，造成的经济损失也十分巨大。同时，涵洞施工过程中由于施

7、工工艺不当等导致涵洞结构体尚未运营而人为破坏的实体工程亦很多。近几年来，已有很多专家针对不同的地基类型、填土高度、涵洞类型、涵洞断面形状及埋设地形条件、埋设方式、填土速度、施工方法等有过不同程度的研究，得出一些特定条件下的涵洞设计理论和土压力计算公式，为高填土涵洞的理论完善起到了非常重要的作用，但这些方法和理论在实际工程中应用性不强。为此，本文结合兰州至海石湾高速公路中的高填涵洞结构典型依托工程，对特高填土路堤下涵洞受力与减荷性状进行了研究。1．2研究现状述评高填路堤的埋管方式大致可以分为两类：沟埋式和上埋式。沟埋式是先在天然场地

8、中开挖沟槽至设计高程，放置涵管后，再用回填沟槽至地面高程，分析这类埋管所受的竖直向土压力时，沟槽外原有的土体，可以认为不再发生变形，而沟内管顶上回填新土，在自重及荷载作用下要发生沉降变形，因此，槽壁将对新填土的下沉产生摩阻力，方向向上，沟内回填土的