山区公路涵洞受力特性及加筋减载计算研究

发布时间：2020-05-07 02:04

【摘要】：山区路堤下的刚性、柔性涵洞广泛应用于公路工程中,虽然涵洞结构简单,但填土与结构的相互作用比较复杂,工程中常常出现涵顶开裂等病害。现阶段研究大多认同影响涵顶土压力的因素是内外土柱体的沉降差异,但对内外土柱界面采用竖直滑动面的假定是有待商榷的。土工格栅和EPS板能有效地对涵顶土压力进行减载,但其理论分析一般相对零散,并没有对二者组合减载后进行理论研究。此外,浅埋管道受力特征受外界温度的影响显著,在不同的冻融模式下,管道的受力特征研究也相对较少。针对上述两点不足,本文对高填方涵洞土压力计算及冻土区浅埋管涵特征展开了相关研究。得到以下主要结论:首先,基于填土与涵洞的相互作用关系,提出土工格栅和EPS板的加筋减载方法,分析涵顶上方平面沉降差引起的内外土柱界面角度变化。数值模拟发现,采用减载措施和未减载措施的涵顶填土位移等值线与竖直方向夹角大小约为20°,且倾向相反。然后,开展室内模型试验,具体探讨了柔性填料EPS板的厚度与密度对涵顶、涵侧的土压力减载效果,同时对EPS板与土工格栅组合减载进行分析。基于极限平衡理论,考虑涵顶内外土柱界面与竖直平面的夹角,推导了“加筋桥”方法减载后的涵顶土压力计算公式,具体包括:三种减载情况下界面倾角的格栅上表面的土压力,格栅变形与受力分析,格栅设计(高度、层数、长度),及柔性填料与涵顶土压力计算。最后,针对冻土地区的地质条件,参考实际工程中冻融破坏模式,通过在温控实验室展开PVC管浅埋模型试验,获得了不同填土荷载、不同冻融模式和土工格栅加筋的条件下管道的应力应变、管道周围土压力及管道的变形量的变化规律。试验结果进一步为今后工程设计、施工和维护提供了参考。
【图文】：

湖 北 工 业 大 学 硕 士 学 位 论 文土区管涵研究现状在铁路、公路工程中的力学特性一直是热门研究问题，大多的管涵与土之间的内部受力机理及减载方面的成果。而有关冻土内最初成果主要是来源于青藏铁路的试验调查[55,56]。管涵受冻会发生翘曲变形、沉陷、裂纹，，甚至断裂等问题，对埋地管道[57]。因此，冻土地区的管-土相互作用研究也逐渐开始被关注。下图 1.1 所示。

技术路线图
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U449

【参考文献】

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本文编号：2652249