高填土涵洞地基土中应力分布研究

发布时间：2020-07-17 16:49

【摘要】：为了适应多山地区沟壑纵横的复杂地形,高填深挖路基也不断增加。为了满足排水的要求,在地势低洼的地带一般都修建高填土涵洞。在高填土涵洞增多的同时,国内外关于高填土涵洞的结构设计和地基处理的方式还在发展中,相关理论还不够完善,导致涵洞病害不断发生。所以,对高填土涵洞的研究有着重要的工程意义。本文采用室内模型试验、有限元数值分析和理论计算的方法,对影响高填土涵洞地基土中应力的主要因素进行了研究,具体内容如下:(1)应用相似理论,设计并完成3组模型试验,用千斤顶逐级加载模拟涵洞上部填土,模型箱内逐层填土模拟涵洞地基,用一定重量的沙袋模拟涵洞侧面填土并埋设土压力计测地基土中应力。试验结果表明,随着填土高度的增加,地基土中应力也逐渐增加;改变涵洞侧面填土高度时,同一点的地基应力增长率呈先增加后减小的现象。(2)基于ABAQUS有限元分析软件,依据试验土工参数建立模型,对地基土中应力进行数值模拟研究,并将模拟结果与试验结果相互验证。通过改变涵洞结构形式、涵洞基础形式以及涵洞侧面填土高度建立了十二种模型进行分析。分析结果表明,涵洞结构形式对地基土中应力的影响较小;由于分离式基础允许基础中部以下地基土层出现向上的正位移,缓解了整体式基础的应力集中情况,距离基础底部第一层土,整体式基础较分离式基础的地基应力增大约20.9%;在涵侧填土为0.3m时,地基土中应力增长率最大;涵洞上部填土高度相同,涵侧填土高度也相同时,距离基础第一层土中,离基础中心正下方较远距离的地基土中应力增长率最大。(3)综合考虑应力集中效应和应力扩散原理,通过运用布辛奈斯特法与土柱法的共同作用来求解有涵侧填土作用下的地基土中应力。通过计算可知,当涵侧填土在0.4m以下,可使用本文方法来计算高填土涵洞地基土中应力。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U417.3
【图文】：

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洞侧面填土高度对地基土中应力分布的研究还相对比较匮涵洞侧面填土高度对地基土中应力分布的研究显得颇有意状究0 年，普朗特尔[15]根据塑性理论，导出了刚性基础压入无重应的极限承载力公式， u= c = cot 2 45°+ 2 ( tan ) 1 为承载力因数，是仅与摩擦角φ有关的无量纲系数，c 为

模型图,公式计算,模型,承载力因数

第一章绪论 u= c+ q （1.3中， = 2 45°+ 2 ( tan ) （1.4 = 1 cot （1.5中Nq也是仅与摩擦角φ有关的另一个承载力因数。3）1943 年，太沙基假定基础底面是粗糙的，基底与土体之间的摩阻力底处剪切位移的发生，因此太沙基得出地基极限承载力公式， = + +12 （1.6中，Nc，Nq，Nγ为仅与土的内摩擦角φ有关的无量纲承载力因数，b、的宽度和埋置深度，q 为基底水平面以上基础两侧的荷载，q = γ0d

液塑限联合测定仪,光电式,直剪试验

图 2.2 光电式液塑限联合测定仪Fig.2.2 Photoelectric liquid-plastic limit joint detector（2）直剪试验直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，分别在不同的垂直压用下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力。然后根据律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和粘聚力 c。试验中严格执行试验作完成试验，求得模型试验中填土材料的强度指标。表 2.1 填土强度指标Table2.1 Strength indices of embankment填土材料内摩擦角（°）粘聚力（kPa）粉质黏土 25 30.23 模型试验边界条件处理模型试验模拟边界条件较为平坦的地形，属于上埋式涵洞类型。模型箱由作而成，四周以及底部满足刚性约束条件。试验箱放置在混凝土地面上，

【参考文献】