【摘要】：涵洞是公路工程中的重要組成部分之一，在山嶺重丘地區(qū)，每公里平均約有4~6道。然而涵洞工程并沒有得到應(yīng)有的重視，在設(shè)計時僅參考平面地形圖和工程地質(zhì)勘查資料，并沒有重視涵洞的設(shè)計理論，忽略了涵洞結(jié)構(gòu)與土體是共同工作、是超靜定結(jié)構(gòu)的機(jī)理，從而導(dǎo)致涵洞病害的產(chǎn)生，嚴(yán)重影響了高速公路的正常運營。本文依托國內(nèi)某大跨徑高填方涵洞，通過理論分析、數(shù)值模擬和必要的工程實例，對大跨徑高填方涵洞的工作特性進(jìn)行綜合研究，取得了以下成果： 1．目前，對于涵洞工程，公路規(guī)范中的豎向土壓力為土柱壓力，小于涵頂受到的實際壓強(qiáng)，使涵洞結(jié)構(gòu)處于不安全狀態(tài)；同時，公路涵洞工程的地基與基礎(chǔ)設(shè)計借助于工民建工程中基底壓力小于地基承載力原則，這就導(dǎo)致了兩個問題：一是若地基承載力不夠則進(jìn)行地基處理，結(jié)果是：地基處理的強(qiáng)度達(dá)到了，地基承載力滿足了，，但作用在涵頂?shù)呢Q向土壓力卻超出土柱壓強(qiáng)越多。二是對于涵洞工程，一般用公路設(shè)計規(guī)范計算的地基承載力會明顯不夠，主要是埋深的取值不對，這正是規(guī)范沒有考慮涵洞工作特性的原因。本文分析后認(rèn)為：要對設(shè)計規(guī)范的地基承載力公式進(jìn)行修正，修正后的地基承載力會高出現(xiàn)行規(guī)范計算的承載力�？傊芬�(guī)范中不僅豎向土壓力計算值偏小，地基承載力計算值也偏小，本文對此進(jìn)行了研究并進(jìn)行修正，且通過實際工程為依托進(jìn)行驗證。 2．涉及涵洞豎向土壓力有名的計算公式有二十多種，各自考慮的因素不一，且目前眾多公式的適用情況比較分散，至今仍缺乏對涵洞土壓力計算理論進(jìn)行統(tǒng)一的整理歸納。本文對其進(jìn)行了梳理、分析、驗證，說明了各自的適用條件及優(yōu)缺點，可為應(yīng)用提供參考。并通過一工程實例，對現(xiàn)有涵洞豎向土壓力計算理論與方法進(jìn)行對比評述。 3．涵洞與土共同作用是超靜定結(jié)構(gòu)，對荷載結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，必須先應(yīng)判斷其屬于哪種工況，才能選用合適的豎向土壓力計算公式�，F(xiàn)有的涵洞與土體的共同作用機(jī)理模型都側(cè)重于從某一個方面對涵頂土壓力進(jìn)行分析，由于不同的實際工程其特點是不同的，涵體的勁度、地基剛度、埋設(shè)形式和填土性質(zhì)等都對涵頂?shù)耐翂毫τ兄匾挠绊憽ａ槍δ壳艾F(xiàn)有的涵土的分析模型的不足，本文提出了“質(zhì)剪彈”模型，該模型能夠全面的反映涵土作用機(jī)理，能解決多數(shù)涵洞與土共同作用的力學(xué)問題。 4．依托工程設(shè)計中，一方面，設(shè)計方在計算地基承載力時采用常規(guī)的方法，沒有理解基礎(chǔ)埋置深度的實質(zhì)，埋深的取值不符合涵洞受力的特性。實際上，工民建中是挖基坑后埋置基礎(chǔ)，而涵洞工程通常是修建好涵洞后在其上填埋土體，其實質(zhì)是不同的。結(jié)果使公式中基礎(chǔ)埋置深度的取值明顯偏小，使計算結(jié)果不能滿足地基承載力要求，設(shè)計無法通過；另一方面，設(shè)計方按照傳統(tǒng)的理論，認(rèn)為涵頂土壓力等于土柱壓力，以此作為設(shè)計依據(jù)。對于高填方涵洞而言，這些理論是不適用的，是錯誤的。 如果按照涵頂實際承受的土壓力來對涵洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，則涵洞結(jié)構(gòu)的尺寸、配筋等都會明顯增大，涵洞結(jié)構(gòu)本身也會非常厚重、接近實體結(jié)構(gòu)。這對于實際的工程從經(jīng)濟(jì)、實用、美觀等方面來說都是不合適的。為了解決設(shè)計方面臨的這一問題，本章根據(jù)課題組及國內(nèi)外的眾多研究，提出了“土壓力調(diào)整”措施，即在涵頂一定范圍內(nèi)鋪設(shè)EPS板。為了在施工前預(yù)先掌握“土壓力調(diào)整”的結(jié)果，本文采用有限元軟件對此進(jìn)行了模擬，對大跨徑高填土路堤下涵洞的荷載變化規(guī)律以及涵土的作用機(jī)理進(jìn)行分析。 為了設(shè)計完成后此涵洞工程的順利施工，針對此涵洞工程提出了土壓力調(diào)整方案實施的細(xì)則，對EPS板材料本身的要求、鋪設(shè)的厚度、位置等做了詳細(xì)的指導(dǎo)說明，對于施工的順利開展提供了有利保障。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U449

【參考文獻(xiàn)】

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1 嚴(yán)東方;林從謀;;上埋式涵洞頂部垂直土壓力計算方法探討[J];地下空間與工程學(xué)報;2007年02期

2 肖勤學(xué);碎散體高填方涵洞壓力計算理論[J];地下空間;1996年03期

3 李永剛;李力;;鋼筋混凝土涵洞頂部垂直土壓力影響因素研究[J];長江科學(xué)院院報;2006年06期

4 折學(xué)森;填埋式管道土壓力的電算模擬[J];重慶交通學(xué)院學(xué)報;1992年02期

5 孫長生;;黃土地區(qū)公路跨越深溝建筑物問題的探討[J];公路;1983年12期

6 白冰;;泡沫塑料在道路工程中的應(yīng)用[J];公路;1993年04期

7 陳素君;高填土涵洞的基礎(chǔ)設(shè)計[J];公路;1998年04期

8 趙立巖;混凝土圓涵洞的病害分析及預(yù)防[J];公路;2001年11期

9 王倩,張曉潔,張一工;圓管涵洞設(shè)計施工中的問題[J];華東公路;1999年06期

10 田文鐸;;對近年來國內(nèi)外上填式管涵垂直土壓力計算理論的述評[J];浙江水利科技;1989年01期

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本文編號：2418025