【摘要】：隨著我國高等級公路在山嶺區(qū)的建設(shè)發(fā)展,山區(qū)高等級公路的高填方路基及相應(yīng)的高填方蓋板涵較多。高填荷載、涵洞、地基是協(xié)調(diào)變形的統(tǒng)一體,在山區(qū)地形下填土-涵洞-地基共同作用機理復(fù)雜多變,涵頂往往產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象,致使有“十涵九裂”之說。一方面,現(xiàn)有高填方涵洞土壓力計算理論忽略了填土、涵洞、地基是系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的整體,更加未探明高填方涵洞土壓力分布特性的形成機制;另一方面,現(xiàn)有高填方涵洞土壓力計算模型與方法未考慮涵洞土壓力的分布特性,籠統(tǒng)的將其視為均布荷載,致使其計算結(jié)果與涵洞實際受力不可避免的存在較大的誤差。因此,開展高填方蓋板涵土壓力分布及變形特性研究。本文依托包茂高速公路(粵境段)K13+198.5高填方蓋板涵實體工程,通過現(xiàn)場試驗研究了高填方蓋板涵土壓力分布與變形特性;利用數(shù)值仿真軟件分析了不同填土性質(zhì)、地基土性質(zhì)以及溝谷地形對蓋板涵土壓力與填土變形的影響;建立了考慮涵頂土壓力分布特性的高填方蓋板涵計算模型,推導(dǎo)了高填方蓋板涵土壓力計算公式,主要得到以下研究成果:(1)涵頂與基底垂直土壓力沿涵洞跨徑方向分別呈“馬鞍形”分布、“倒馬鞍形”分布,水平土壓力沿側(cè)墻豎向呈“3形”分布,涵洞土壓力表現(xiàn)出不均勻性;涵頂與基底垂直土壓力大于現(xiàn)行規(guī)范土柱法計算值,側(cè)墻水平土壓力小于靜止土壓力;(2)涵洞與填土剛度差異、現(xiàn)場溝谷地形等因素所引起的涵洞內(nèi)外土柱沉降差?是導(dǎo)致涵頂土壓力集中、不均勻分布以及偏載現(xiàn)象的內(nèi)在成因;(3)涵頂垂直土壓力總體與填土內(nèi)摩擦角、填土泊松比、地基土模量、地基土內(nèi)摩擦角、地基土泊松比呈正相關(guān),與填土模量呈負相關(guān);基底垂直土壓力總體與填土內(nèi)摩擦角、地基土模量、地基土內(nèi)摩擦角、地基土泊松比呈正相關(guān),與填土模量呈負相關(guān);側(cè)墻水平土壓力總體與填土模量、內(nèi)摩擦角、泊松比呈正相關(guān),與地基土模量呈負相關(guān);填土與地基土的黏聚力對涵洞土壓力的影響不明顯,在理論計算中可不予考慮;(4)涵頂與基底垂直土壓力與溝谷寬度程正相關(guān),與溝谷坡度呈負相關(guān),側(cè)墻水平土壓力與之表現(xiàn)出相反的變化趨勢;溝谷寬度達到5D后,涵洞土壓力變化極小,可以近似認為此時涵洞的受力狀態(tài)與無溝谷時的涵洞受力狀態(tài)相同;溝谷坡度為90°時,涵洞減載效果最佳;(5)高填方蓋板涵土壓力計算模型考慮了涵頂垂直土壓力“中間小兩邊大”的分布特性,較好反映了涵洞的實際受力狀態(tài);文中公式計算得出的涵頂垂直土壓力及K_s變化規(guī)律與現(xiàn)場試驗成果最為吻合,誤差小于20%。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U416.1
【圖文】：

第二章 高填方蓋板涵依托工程技術(shù)參數(shù)信息調(diào)研第二章 高填方蓋板涵依托工程技術(shù)參數(shù)信息調(diào)研工程概況茂高速公路是我國高速公路網(wǎng)的第 7 條縱向線，連接內(nèi)蒙古自治區(qū)和廣道。包茂高速起點為內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，終點為廣東省茂名市，途徑重慶以及廣西等多個省份。本文所依托的實體工程為包茂高速公路（粵境茂高速公路的最南端，在廣東省茂名市境內(nèi)，北起粵桂交界處的陳金頂高速公路，全長 122 公里，具體位置如圖 2-1 所示。該項目共有涵洞 4板涵 303 座，填土高度大于 10m 的蓋板涵約占總數(shù)的 32%。本文的現(xiàn)場包茂高速公路（粵境段）中心樁號 K13+198.5 蓋板涵。

圖 2-2 K13+198.5 涵洞周圍地形示意圖（a）俯視 （b）側(cè)視圖 2-3 K13+198.5 涵洞實際地形方蓋板涵上部地質(zhì)為粉質(zhì)粘土與粘土，下部地質(zhì)強且較厚，巖層起伏較大。詳細地勘情況如表

（a）俯視 （b）側(cè)視圖 2-3 K13+198.5 涵洞實際地形2.2.2 地質(zhì)特征K13+198.5 高填方蓋板涵上部地質(zhì)為粉質(zhì)粘土與粘土，下部地質(zhì)為不同程度的風(fēng)化巖層，巖石風(fēng)化較強且較厚，巖層起伏較大。詳細地勘情況如表 2-1 所示。表 2-1 K13+198.5 路基工程地質(zhì)條件地層編號地層厚度巖土特征側(cè)摩阻力標準值 qk地基承載力容許值[fa0]壓縮模量 Es重度 γ粘聚力 c內(nèi)摩角 φkPa kPa MPa kN/m3kPa °1_3 0.3~0.5耕植土：黃褐色主要由粉質(zhì)粘土組成，含大量植物根莖。36 115 16 18 19 222 0.4粉質(zhì)黏土：褐黃色，濕，可塑，土質(zhì)較均一，粘性較好。47 135 14 18 17 164 0.5~1.6淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰褐色，飽和，流塑，含約 10%粉細砂，略具腥臭味，局部為細26 55 11 18 12 6

【參考文獻】

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本文編號：2750352