山区公路高填方涵洞的成拱效应及土压力计算理论研究

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1、第24卷第21期岩石力学与工程学报Vol.24No.212005年11月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringNov.，2005山区公路高填方涵洞的成拱效应及土压力计算理论研究12杨锡武，张永兴(1.重庆交通学院，重庆400074；2.重庆大学土木工程学院，重庆400045)摘要：通过模型试验研究了不同边界条件下高填方涵洞涵顶土压力随填土高度变化的规律，以及高填方涵洞的成拱效应，测试结果表明，当涵顶填土达到一定高度以后，在涵洞上方将产生拱效应，但由于高填方涵洞上方路基填料是不同于岩石的散

2、粒体，高填方涵洞上方的拱效应具有不稳定的特点，使上部填土压力在填土高度增加过程中仍能部分地传递到涵顶上，使涵顶上的土压力小于理论土压力并随填土高度成非线性规律变化。根据高填方涵洞的土压力变化规律及拱效应特点，提出了高填方涵洞的非线性土压力计算理论和方法，通过算例证明了非线性土压力理论是高填方涵洞较合理的土压力计算方法。关键词：公路工程；高填方；涵洞；拱效应；土压力中图分类号：U449文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)21–3887–07STUDYONARCHACTIONANDEARTHPRESSURETHEORYF

3、ORCULVERTSUNDERHIGHEMBANKMENT12YANGXi-wu，ZHANGYong-xing(1.ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China；2.CollegeofCivilEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400045，China)Abstract：Theprincipleofearthpressureandarchactionvariationwiththeheightoffillsandtheboundary

4、conditionsarestudiedbymodeltest.Theresultsshowthattheearthpressuresonthetopofculvertincreasenonlinearlyandthearchactionoccursasthefillsontheculvertisuptoacertainheight.Becausethefillsontheculvertaredifferentfromtherock，thearchactionabovethehighfillculverthasthecharacter

5、isticsofunstabilityandtheearthpressurecanpartlytransfertothetopofculvert.Basedontheprincipleofearthpressureincreaseandthecharacteristicsofarchaction，anewtheory，nonlinearearthpressuretheoryfortheculvertsunderhighfills，ispresented.Itisdemonstratedbyanexamplethatcomparedwi

6、ththeotherearthpressuretheories，thenonlinearearthpressuretheoryisamorereasonableearthpressurecalculationmethodfortheculvertsunderhighfills.Keywords：highwayengineering；highfills；culvert；archaction；earthpressure本应修桥的路段设为高路堤或把已设计成桥梁的路1引言段改成高路堤，因此，在山区高等级公路中，填方高度大于20m以上的高填方路

7、基已较为常见。在这在山区高等级公路建设中，为了利用路堑开挖些路段采用涵洞排水以后，由于涵洞上方填土较高，的废方和避免水土流失产生的山地环境破坏，常把而目前国内外尚没有适合于高填方涵洞的土压力计收稿日期：2005–06–26；修回日期：2005–07–18作者简介：杨锡武(1963–)，男，博士，1986年毕业于重庆交通学院公路工程专业，现任教授，主要从事路基路面工程的教学与研究工作。E-mail：yangxwol@126.com。•3888•岩石力学与工程学报2005年算理论，因此，这些高填方路段的涵洞结构设计要Cσ=1(3)么过分保

8、守不经济，要么不安全，使部分高填方涵洞CCLγ在施工期间或竣工后即出现了不同程度的开裂破坏病害[1，2]，成了公路结构物安全与质量的隐患，增则C=CC加了养护维修费用，影响了工程质量。σLγ本次研究通过室内模型试验研究了