【摘要】：隨著我國高等級公路在山嶺區(qū)的建設發(fā)展,山區(qū)高等級公路的高填方路基及相應的高填方蓋板涵較多。高填荷載、涵洞、地基是協(xié)調變形的統(tǒng)一體,在山區(qū)地形下填土-涵洞-地基共同作用機理復雜多變,涵頂往往產生不同程度的應力集中現象,致使有“十涵九裂”之說。一方面,現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;利用數值仿真軟件分析了不同填土性質、地基土性質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,水平土壓力沿側墻豎向呈“3形”分布,涵洞土壓力表現出不均勻性;涵頂與基底垂直土壓力大于現行規(guī)范土柱法計算值,側墻水平土壓力小于靜止土壓力;(2)涵洞與填土剛度差異、現場溝谷地形等因素所引起的涵洞內外土柱沉降差?是導致涵頂土壓力集中、不均勻分布以及偏載現象的內在成因;(3)涵頂垂直土壓力總體與填土內摩擦角、填土泊松比、地基土模量、地基土內摩擦角、地基土泊松比呈正相關,與填土模量呈負相關;基底垂直土壓力總體與填土內摩擦角、地基土模量、地基土內摩擦角、地基土泊松比呈正相關,與填土模量呈負相關;側墻水平土壓力總體與填土模量、內摩擦角、泊松比呈正相關,與地基土模量呈負相關;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,與溝谷坡度呈負相關,側墻水平土壓力與之表現出相反的變化趨勢;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)律與現場試驗成果最為吻合,誤差小于20%。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U416.1
【圖文】：

第二章 高填方蓋板涵依托工程技術參數信息調研第二章 高填方蓋板涵依托工程技術參數信息調研工程概況茂高速公路是我國高速公路網的第 7 條縱向線，連接內蒙古自治區(qū)和廣道。包茂高速起點為內蒙古自治區(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，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 的蓋板涵約占總數的 32%。本文的現場包茂高速公路（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）側視圖 2-3 K13+198.5 涵洞實際地形方蓋板涵上部地質為粉質粘土與粘土，下部地質強且較厚，巖層起伏較大。詳細地勘情況如表

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

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2750352