高填方涵洞土壓力計算理論方法及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、高填方涵洞是我國山區(qū)公路中重要的排水結(jié)構(gòu)物。隨著我國山區(qū)公路等級的不斷提高，高填方涵洞的數(shù)量日益增加，但高填方涵洞的結(jié)構(gòu)設(shè)計迄今仍缺乏合理的理論指導(dǎo)，導(dǎo)致一部分涵洞因過分保守而不經(jīng)濟，一部分涵洞又因尺寸偏小而產(chǎn)生病害。本文通過模型試驗、數(shù)值模擬以及現(xiàn)場工程測試，對不同跨徑、不同填料含石量的高填方涵洞土壓力變化規(guī)律進行研究，以期找出合理的高填方涵洞土壓力計算公式，具體研究內(nèi)容和成果如下:
　　①研究了高填方涵洞的土拱效應(yīng)。通過模型試

2、驗和數(shù)值模擬，得到不同跨徑、不同填料含石量的高填方涵洞土壓力隨填土高度變化的規(guī)律。結(jié)果證實了高填方涵洞上方確實會形成土拱效應(yīng)，當(dāng)填土達到一定高度后，涵頂和涵臺外的土壓力均小于土柱法的理論計算值;同時，高填方涵洞的土拱效應(yīng)具有不穩(wěn)定的特點，隨著填土高度的增加，仍會有部分土壓力傳遞到涵洞上。
　?、诜治隽瞬煌纯鐝綏l件下高填方涵洞土壓力的變化規(guī)律。將模型試驗和數(shù)值模擬的結(jié)果相互驗證，發(fā)現(xiàn)隨著涵洞跨徑的增加，高填方涵洞的涵頂土壓力會相

3、應(yīng)增加，而涵臺外土壓力會隨之減小;跨徑較小的涵洞，其上方土體更容易形成土拱效應(yīng)。
　?、鄯治隽瞬煌盍系母咛罘胶赐翂毫ψ兓?guī)律。將模型試驗和數(shù)值模擬的結(jié)果相互驗證，發(fā)現(xiàn)隨著填料中含石量的增加，高填方涵洞涵頂土壓力的增幅并不明顯，而涵臺外土壓力會明顯增大;當(dāng)填料中的含石量為30％～70％時，填料中含石量較高的涵洞，其上方土體更容易形成土拱效應(yīng)，當(dāng)填料中的含石量超過70％時，含石量的增加反而使涵洞上方土體更難形成土拱效應(yīng)。
　

4、　④提出了高填方涵洞土壓力計算公式。本文根據(jù)不同條件下高填方涵洞土壓力的變化規(guī)律，通過對模型試驗和數(shù)值模擬得到的數(shù)據(jù)進行回歸，提出高填方涵洞土壓力計算公式，并將該公式與現(xiàn)場測試結(jié)果及現(xiàn)有的典型土壓力計算理論進行對比，論證了高填方涵洞土壓力計算公式的可靠性。
　?、萏岢隽烁咛罘胶赐翂毫τ嬎愎降膽?yīng)用范圍。高填方涵洞土壓力計算公式僅可用于寬坦地形、剛性地基條件下，填土超過16m的蓋板涵，當(dāng)填土不足16m時，仍采用土柱法理論進行涵頂土