溝埋式剛性圓涵頂部土壓力試驗研究.pdf

1、涵洞是水利、公路、鐵路等工程建設(shè)中被廣泛應(yīng)用的建筑物，主要分為溝埋式和上埋式。有文獻表明，涵洞在運營中常出現(xiàn)各種病害。目前垂直土壓力的計算公式很多，但都存在一定的局限性。本文以室內(nèi)試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合有限元分析和理論分析，對溝埋式涵洞土壓力的計算作了一定的研究和討論。 本文以剛性地基和砂性土條件下的剛性圓形涵洞為研究對象，進行了一系列的室內(nèi)試驗。邊界條件分別為：矩形溝槽，不同槽底寬；槽底寬分別為2和5倍洞徑，不同坡度；上埋式情況。試

2、驗成果為涵頂土壓力隨回填土高度的變化、涵頂豎直面的土壓力變化、涵頂水平面土壓力隨填土高度變化、涵洞側(cè)壓力和土體位移分布等。分析試驗數(shù)據(jù)，描繪涵項垂直土壓力系數(shù)曲線、涵頂土壓力沿洞頂變化曲線和位移等值線圖。通過試驗分析，成果表明：涵頂存在土壓力集中；涵頂垂直土壓力系數(shù)隨回填土高度的變化為先增后減的趨勢；填土中最大位移點隨填土高度而變等。 利用有限元分析軟件ANSYS，計算參數(shù)與試驗相同，計算不同邊界條件下的涵頂垂直土壓力系數(shù)，并與

3、試驗結(jié)果進行對比。對比結(jié)果證明有限元計算結(jié)果和試驗結(jié)果基本吻合，因此，可以用ANSYS計算涵洞在各種邊界條件下的受力性狀。利用ANSYS計算出涵洞在各種邊界條件下的涵洞周圍的土體的位移場、應(yīng)力場和側(cè)壓力分布。根據(jù)不同溝槽底寬時的ANSYS計算，尋找上埋式涵洞和溝埋式涵洞的臨界條件，并推導(dǎo)在同一種土體時的臨界坡度的公式。利用ANSYS建立減荷模型，措施為降低涵洞放置位置，計算表明，此減荷措施能較大幅度的降低涵頂土壓力。 Marst