埋地管涵-土相互作用及管涵結(jié)構(gòu)橫縱向受力特性研究.pdf

1、隨著我國公路交通事業(yè)的快速發(fā)展,橫穿高速公路的埋地管涵數(shù)量日益增多,新的管涵結(jié)構(gòu)型式也不斷涌現(xiàn),預(yù)制裝配式馬蹄形埋地管涵就是其中具有代表性的一種。預(yù)制裝配式管涵由于其受力合理、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化預(yù)制、裝配化拼裝,施工便捷、經(jīng)濟(jì)效益明顯等優(yōu)點,裝配式埋地管涵結(jié)構(gòu)型式必將得到廣泛的應(yīng)用和推廣.國內(nèi)對預(yù)制裝配式管涵的研究和應(yīng)用相對起步較晚,目前還沒有針對裝配式管涵設(shè)計和施工相對成熟的分析方法和設(shè)計理論。
　　 基于上述背景,本文針對埋

2、地管.土相互作用及管涵結(jié)構(gòu)橫縱向受力特性進(jìn)行研究.首先,開展了大型原比尺的管.土物理模型試驗,跟蹤監(jiān)測了填土荷載和外荷載作用下的管.土響應(yīng)。試驗結(jié)果表明:管涵頂部中心和其兩側(cè)土層的壓縮性不同,當(dāng)管涵兩側(cè)土體由于壓縮向下變形,即對管涵上方的土體產(chǎn)生向下拖曳力作用,此時管涵不僅要承擔(dān)管頂以上土柱的自重,同時承擔(dān)外土柱傳遞到內(nèi)土柱上的剪切力作用,從而導(dǎo)致管頂中心點土壓力集中.外荷載作用下,偏心加載對管涵結(jié)構(gòu)受力更加不利。隨著循環(huán)動荷載的增大,

3、土體豎向累積變形隨之增大;相同的豎向動荷載循環(huán)作用下,土體豎向累積變形隨著振次的增加而增大,而當(dāng)振次達(dá)到一定次數(shù)后,豎向累積變形趨于穩(wěn)定.
　　 基于試驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)修正了馬斯頓理論,提出了淺埋式埋地管涵土壓力計算方法和計算公式,計算結(jié)果和試驗結(jié)果對比表明本文的計算模型較好地反映了管涵的實際受力狀態(tài)。采用數(shù)值分析方法研究了管涵土壓力各影響因素對管涵土壓力的影響規(guī)律,包括填土特性、地基土特性、管涵幾何尺寸、管涵剛度、碾壓荷載、埋設(shè)地

4、形等因素。
　　 針對模型試驗的管涵結(jié)構(gòu)內(nèi)力采用不同方法進(jìn)行計算分析,就交通荷載下管涵的受力特性進(jìn)行研究,計算表明混凝土標(biāo)號對管涵各板的最大彎矩影響不明顯,各板最大彎矩隨著板厚的增大而增大,隨著覆土厚度的增大而增大。正載下管頂土壓力、偏載下管涵頂板最大土壓力與設(shè)計車速均呈線性關(guān)系,兩者隨設(shè)計車速的增大而增大。然后對地震荷載下的多孔聯(lián)拱管涵結(jié)構(gòu)的受力特性進(jìn)行了研究,表明地震荷載對涵孔之間連接柱的彎矩增量影響最大。
　　 作

5、為埋地管涵縱向受力分析的基礎(chǔ),詳細(xì)闡述多層結(jié)構(gòu)軟土模型以及土體各向異性和結(jié)構(gòu)性在模型中的數(shù)值實現(xiàn),采用動態(tài)鏈接庫的編輯方式,在PLAXIS程序中成功實現(xiàn)了程序化計算,利用室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)驗證了模型的準(zhǔn)確性,接著對典型結(jié)構(gòu)軟土的工程項目進(jìn)行計算分析,計算表明采用多層結(jié)構(gòu)軟土模型能較好地模擬軟土的結(jié)構(gòu)性特征,準(zhǔn)確預(yù)測軟土在堆填荷載作用下的變形特性。
　　 基于Pasternak地基模型,建立了較為合理的考慮地基差異沉降的埋地管涵縱向力學(xué)