【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(jì)時(shí)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(jì)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(yùn)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(shí)例，對(duì)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(duì)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(shí)際壓強(qiáng)，使涵洞結(jié)構(gòu)處于不安全狀態(tài)；同時(shí)，公路涵洞工程的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)于涵洞工程，一般用公路設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算的地基承載力會(huì)明顯不夠，主要是埋深的取值不對(duì)，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(duì)設(shè)計(jì)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(huì)高出現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算的承載力�？傊�，公路規(guī)范中不僅豎向土壓力計(jì)算值偏小，地基承載力計(jì)算值也偏小，本文對(duì)此進(jìn)行了研究并進(jìn)行修正，且通過實(shí)際工程為依托進(jìn)行驗(yàn)證。 2．涉及涵洞豎向土壓力有名的計(jì)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(duì)涵洞土壓力計(jì)算理論進(jìn)行統(tǒng)一的整理歸納。本文對(duì)其進(jìn)行了梳理、分析、驗(yàn)證，說明了各自的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)，可為應(yīng)用提供參考。并通過一工程實(shí)例，對(duì)現(xiàn)有涵洞豎向土壓力計(jì)算理論與方法進(jìn)行對(duì)比評(píng)述。 3．涵洞與土共同作用是超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)荷載結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(jì)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(gè)方面對(duì)涵頂土壓力進(jìn)行分析，由于不同的實(shí)際工程其特點(diǎn)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(duì)涵頂?shù)耐翂毫τ兄匾挠绊�。針�?duì)目前現(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(jì)中，一方面，設(shè)計(jì)方在計(jì)算地基承載力時(shí)采用常規(guī)的方法，沒有理解基礎(chǔ)埋置深度的實(shí)質(zhì)，埋深的取值不符合涵洞受力的特性。實(shí)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(shí)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(jì)算結(jié)果不能滿足地基承載力要求，設(shè)計(jì)無法通過；另一方面，設(shè)計(jì)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(jì)依據(jù)。對(duì)于高填方涵洞而言，這些理論是不適用的，是錯(cuò)誤的。 如果按照涵頂實(shí)際承受的土壓力來對(duì)涵洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則涵洞結(jié)構(gòu)的尺寸、配筋等都會(huì)明顯增大，涵洞結(jié)構(gòu)本身也會(huì)非常厚重、接近實(shí)體結(jié)構(gòu)。這對(duì)于實(shí)際的工程從經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、美觀等方面來說都是不合適的。為了解決設(shè)計(jì)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(duì)此進(jìn)行了模擬，對(duì)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(jì)完成后此涵洞工程的順利施工，針對(duì)此涵洞工程提出了土壓力調(diào)整方案實(shí)施的細(xì)則，對(duì)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(duì)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U449

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2418025