涵洞變形對(duì)洞頂垂直土壓力影響的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、涵洞在水利、鐵路、公路等工程和市政建設(shè)及能源領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。尤其在道路工程中,因其數(shù)量多、工程量占總工程比重大,其安全運(yùn)行的重要性日益突出。但目前已有的涵洞結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)和施工規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn),存在著較為嚴(yán)重的缺陷和不足。尤其是溝埋式涵洞,雖然計(jì)算公式很多,但方法尚不成熟,都存在一定的局限性,同時(shí)現(xiàn)有理論關(guān)于涵洞大量的研究主要集中在作用于涵洞上的土壓力的表現(xiàn)形式及土壓力的數(shù)值計(jì)算理論上,而忽略了作為承力主體的涵洞本身及其變形對(duì)垂直土壓力影響的研究。

2、本文在對(duì)文獻(xiàn)所陳述的室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合有限元數(shù)值模擬,對(duì)涵洞變形及其對(duì)垂直土壓力的影響作了系統(tǒng)深入的研究。
   模型試驗(yàn)以硬基、砂性填土條件下的剛性涵洞為研究對(duì)象,通過觀測埋設(shè)于土體中的標(biāo)志在分層填筑砂性土自重作用下的沉降位移,得到了不同填土高度下,矩形和梯形兩種溝槽中涵洞填土沉降位移等值線圖;通過埋設(shè)于涵洞附近壓力盒的變形,獲得方形和圓形兩種斷面涵洞周邊土壓力的分布情況。在此基礎(chǔ)上,分析了洞頂垂直土壓力系數(shù)K

3、s與填土高度H、溝槽底寬B以及開挖坡度m的關(guān)系。借助大型通用有限元軟件ANSYS,選用試驗(yàn)參數(shù),對(duì)所引模型試驗(yàn)進(jìn)行模擬,得到填土豎向位移場及洞頂垂直土壓力,進(jìn)而與模型試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了采用該程序模擬涵洞土壓力的可靠性。
   在模擬剛性地基、剛性涵洞的基礎(chǔ)上將模擬范圍進(jìn)行拓展,進(jìn)一步研究在剛性地基條件下,涵洞變形對(duì)洞頂垂直土壓力的影響。結(jié)果表明:填土沉降過程中,H/D≤10時(shí),涵洞變形量隨填土高度的增大而增大。剛性圓涵頂部垂直

4、土壓力出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象,呈現(xiàn)中間大兩邊小的分布形態(tài),在距離涵洞中軸0.40D范圍垂直土壓力分布均勻。矩形溝槽條件下,B/D=2~3時(shí),a>0.62涵頂垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間大兩邊小的分布形態(tài),a在0.18~0.62之間涵頂垂直土壓力接近均勻分布,a<0.18涵頂垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間小兩邊大的分布形態(tài);B/D=3~7時(shí),a>0.62的涵頂垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間大兩邊小的分布形態(tài),a在0.29~0.62之間涵頂垂直土壓力接近均勻分布,a<

5、0.29涵頂垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間小兩邊大的分布形態(tài)。在梯形溝槽條件下,B/D=2,m為0.25~0.75時(shí),a<1.00的涵管頂部垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間小兩邊大的分布形態(tài);1.00≤a<2.88涵管頂部垂直土壓力近似均勻分布;a≥2.88的涵管頂部垂直土壓力分布呈現(xiàn)中間大兩邊小的分布形態(tài)。
   本文的研究工作,重點(diǎn)是使用有限元模擬、分析涵洞變形對(duì)垂直土壓力的影響,對(duì)工程中涵洞材料的選擇和結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有重要意義,得到了一些可指導(dǎo)

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