上埋式涵洞垂直土壓力及減載研究.pdf

1、涵洞是一種在水利、公路建設中廣泛應用的結構物，隨著我國基礎建設的快速發(fā)展，涵洞的使用量越來越大，修建涵洞時所面臨的地形條件越來越復雜。在此背景下，如何確保涵洞的安全運行變得十分重要。為了防止涵洞發(fā)生病害，一方面需要在設計時正確計算出涵洞頂部所受的垂直土壓力，另一方面采用合適的減載措施來降低垂直土壓力的數(shù)值。合理的設計對于保證涵洞結構安全以及防止造成經(jīng)濟浪費具有重要意義。
　　 本文以室內(nèi)模型試驗為基礎，對于不同邊界條件的涵洞，分

2、析了涵洞回填土體的位移沉降情況和涵洞周圍土壓力的分布。利用ANSYS有限元分析軟件進行數(shù)值模擬，研究了涵洞項部土壓力分布情況以及通過在涵洞頂部兩側設置減載塊對涵洞頂部垂直土壓力的影響情況，得出了一些對涵洞設計及減載具有指導性的結論和建議。本文的主要研究內(nèi)容及成果：
　　 (1)在室內(nèi)模型試驗基礎上，利用有限元軟件分析了剛性地基上的剛性涵洞的填土位移沉降及土壓力分布情況，得到了對于不同斷面形式的涵洞，涵頂垂直土壓力系數(shù)的大小與溝槽

3、底寬B、溝槽坡度m、填土高度H等影響因素的關系；
　　 (2)研究了ANSYS有限元軟件分析涵洞問題時的步驟和注意事項，在未采取減載措施的情況下，對涵洞模擬分析結果與模型試驗結果進行對比，兩者之間比較接近，驗證了利用ANSYS有限元建立模型進行涵洞受力計算的可行性；
　　 (3)在(2)點內(nèi)容的基礎上分析研究在涵洞頂部兩側設置減載塊是否能起到減載效果，分析發(fā)現(xiàn)：通過設置減載塊對涵洞確實能起到一定的減載效果，不同高度、寬度

4、的減載塊所能起到的減載效果不同，減載塊的高度、寬度越大，減載效果越好，并得到了不同填土高度、減載塊尺寸條件下涵洞頂部垂直土壓力系數(shù)K的變化曲線。此外，本文還分析了改變涵洞頂部兩減載塊之間部分土體的彈性模量對涵洞頂部垂直土壓力的影響，結果表明，在一定程度上減小土體彈性模量能夠進一步降低涵洞頂部垂直土壓力，起到更好的減載效果。
　　 本文的研究重點是利用有限元方法分析減載塊在減小涵洞頂部垂直土壓力方面的效果，所用減載方法是一種全新的