高填方涵洞涵顶土压力及地基承载力研究

发布时间：2017-05-24 21:23

  本文关键词：高填方涵洞涵顶土压力及地基承载力研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：涵洞是公路修建中不可或缺的排水及交通设施,涵洞受力与埋设方式,埋设位置和结构形式等因素均有密切关系。在复杂的软土地区建造涵洞,有较多地区具有软土硬壳层,若能对硬壳层的工程特性加以利用,充分发挥出它的承载能力,对优化涵洞受力,降低涵洞建设成本都有重要意义。基于此,本文对软土地基上高填方涵洞的土压力及地基承载力进行分析,主要内容如下:首先,基于涵洞与周围土体相对位移关系,提出涵洞“中性点”概念,利用弹性理论公式计算基础沉降原理,推导了用于计算涵洞“中性点”位置的理论公式。并将本文所得公式计算的“中性点”位置与数值模拟结果进行对比分析,研究了涵顶填土高度、刚度,涵洞尺寸及地基土刚度等参数对涵洞“中性点”位置的影响。研究结果表明:各种参数情况下,利用两种方法求得的涵洞“中性点”位置变化规律基本相同。即两种方法计算得到的“中性点”位置均随填土高度、刚度,涵洞高度及地基土刚度的递增,呈非线性增大趋势;并随涵洞宽度的增大而减小。然后,通过已得到的涵洞“中性点”位置,推导了软土地区涵洞顶部和底部土压力的计算公式,并将其与修正的马斯顿公式法、土柱法、压力集中系数法、普氏卸荷拱法、顾安全公式法,本文所推导的理论公式法和有限元法的计算结果进行对比,分析了涵顶填土高度、刚度,涵洞尺寸及地基土刚度参数对其涵顶及涵底土压力的影响规律。结果表明:七种方法中,随着不同参数的变化,只有本文理论公式计算值与数值模拟值较接近且变化规律较为一致。最后,依据涵洞两侧填土受力的特点,基于极限平衡理论,在迈耶霍夫、汉纳极限承载力基础上,推导了具有软土硬壳层的涵洞地基的极限承载力方法。将汉森加权平均计算法、应力扩散角法、本文提出改进公式计算法和有限元法的模拟结果进行分析对比,研究了涵洞填土高度、硬壳层厚度、硬壳层与下卧软土层的内摩擦角比和黏聚力比对涵洞地基的极限承载力的影响,并四种理论计算方法的计算结果与工程实例进行了对比。结果表明:随着路堤填土高度和硬壳层厚度的增加,改进公式法和有限元法计算的地基承载力结果最为接近。黏聚力比和内摩擦角比的变化对改进公式法和有限元法的计算结果影响较为一致。改进公式法的计算结果比汉森加权法和扩散应力角法更加接近工程实例。
【关键词】：涵洞“中性点” 涵洞土压力 硬壳层 地基极限承载力 数值模拟
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U449
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 本文研究意义8-9
• 1.2 研究现状及评述9-13
• 1.3 本文研究的主要内容13-15
• 第2章 涵洞“中性点”计算方法研究15-28
• 2.1 涵洞-填土-地基的相互作用15-16
• 2.2 涵洞“中性点”新算法推导16-20
• 2.3 数值建模——不同因素对涵洞土压力的影响分析20-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 涵洞土压力计算方法研究28-46
• 3.1 涵洞土压力理论28
• 3.2 涵洞土压力计算方法分析28-34
• 3.3 涵洞土压力新算法推导（基于中性点）34-35
• 3.4 数值建模35-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 软土硬壳层对涵洞地基承载力的影响46-61
• 4.1 硬壳层的工程特性分析46-47
• 4.2 硬壳层对涵洞地基承载力的影响分析47-51
• 4.3 具有硬壳层的涵洞地基极限承载力推导51-53
• 4.4 数值建模——不同因素的影响53-59
• 4.5 算例分析59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-68
• 附录：作者攻读学位期间发表论文目录68

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本文编号：392023