南方山区高填方盖板涵受力特性研究

发布时间：2020-05-17 16:37

【摘要】：随着高速公路向山区延伸,山区中所修建的高填方盖板涵的数量越来越多。一方面,南方山区地域冲沟发育,沟谷地形复杂,软土、高液限土分布广泛,地基承载力低,对山区高填方涵洞的修建提出极高的要求;另一方面,由于部分设计人员对高填方盖板涵受力特性的认知不够系统,现行规范中涵顶土压力计算方法仅考虑H/D,计算结果与实际受力存在较大的误差,涵洞在运营过程病害屡见不鲜。实际上,填土-涵洞-地基是系统协调工作的整体,高填方盖板涵受力特性与涵周填土、地基条件、沟谷地形条件、结构类型、尺寸等影响因素息息相关。因此,南方山区复杂工程条件下,高填方盖板涵的受力特性值得研究。本文依托包茂高速(粤境段)高填方涵洞实体工程,结合南方山区工程特点,采用土工离心模型试验、数值模拟等方法,研究在填土体高度及模量、地基土模量、沟谷地形、结构尺寸等因素影响下,高填方盖板涵的受力特性,取得主要研究成果如下:(1)不同填土体高度及模量、地基土模量、沟谷宽度及坡度、结构尺寸等因素影响下,盖板下缘中部、基底上缘中部均受到较大的拉应力,为涵洞的薄弱部位,其中盖板下缘中部为结构受力最不利位置。(2)涵顶垂直土压力、基底反力、K_s值随着地基土模量、沟谷宽度、填土高度的增大而增大。当地基土模量值大于10MPa、沟谷宽度值大于3D、填土高度大于15m时,盖板下缘中部的拉应力超过混凝土的抗拉强度设计值,建议采取适当增大涵洞基底垫层厚度、减小沟谷宽度以减小涵顶土压力。(3)适当减小涵侧填土模量或增大沟谷坡度可以明显减小涵顶垂直土压力、基底反力及K_s值,其影响程度比地基模量、沟谷宽度及结构尺寸等因素明显;建议通过人为设置沟埋式涵洞以改变沟谷坡度,或调整涵顶土体填埋方式来减小涵顶土压力。(4)结合研究成果,提出了适用于南方山区高填方盖板涵涵顶垂直土压力、系数K_s的计算公式及设计、施工技术建议。本文基于南方山区高填方盖板涵受力特性研究成果,可以为高填方盖板涵的设计与施工提供合理建议,保证涵洞后期运营的安全可靠,具有重要的借鉴意义与应用价值。
【图文】：

地理位置,高速公路

形、地质、水文条件，以及高填方盖板涵的结构设计、施工方式及方法等定后续研究方案及提供数据支撑。托工程概况茂高速公路起于内蒙古包头止于广东茂名。包茂高速公路（粤境段）全线名市境内，北部起于两广交界处的陈金顶，顺接岑水高速公路，往南经、电白区，终于电白区林头镇大昌口，与茂湛高速公路相连，全长 122 公对增强两广和华北、西北、西南地区的交通经济联系，促进粤西各地经济深远意义。项目采用双向四车道高速公路标准，设计速度为 100 公里/小时，，桥km/101 座，占路线长度的 19.65%，其中特大桥、大桥 22.372km/79 座，中m/73 座，盖板涵 303 座；隧道全长 2.278km/6 座。桥隧涵合计长度所占路为 21.51%。项目地理位置见图 2-1。

谷地,丘陵

长安大学硕士学位论文2.2.1 地形地貌特征项目沿线北部为山区丘陵地段，高程多为 100m 至 300m 之间，高差变化较大，山顶与坡脚或沟谷高差一般大于 200m；沿线地势褶皱状起伏，地形较复杂，山区陡峭，河、溪流众多，山体呈纵向切深，多为“V”型山谷，山脉为北东至西南走向。路线中段较为平缓，海拔高程北段为 80~150 m，南段为 20~120m，山顶与坡脚或沟谷高差一般为 50～150 m；地势起伏小，山体坡度平缓，山顶平坦，呈钝锥状、抛弧状，丘陵间谷地平缓，山溪河网密布；路线南侧濒临南海，为典型的微平原丘陵区，地形平坦、开阔，地表水较发育，以农用排灌沟渠中的水为主，鱼塘、水塘星罗棋布。总体上，项目沿线地势呈北高南低、西高东低，南北高差大，沿线地形地貌可分为三个单元：低山丘陵丘陵及丘间谷地和平原微丘区。丘陵谷地见图 2-2、图 2-3。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U449.8

【参考文献】