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EPS板减荷措施在高填土拱涵上的应用研究

作　者: 赵金明
导　师: 雷胜友
学　校: 长安大学
专　业: 岩土工程
关键词: 高填土涵洞土压力减荷 EPS板 ANSYS软件涵洞结构设计
分类号: U449.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着我国高等级公路建设的迅猛发展,特别是向重丘和山岭区的延伸,高填土(石)路堤下涵洞(或涵管)的受力、变形、沉降与开裂问题已引起了工程界的普遍关注。如何正确计算涵洞的实际受力,及采取何种工程措施减小洞周土压力、调整土压力在横向与纵向的分布、减小涵洞纵向不均匀沉降、消除洞身与两侧填土之间的沉降差,都具有重要的研究意义。本文以山西省离石至军渡高速公路K1+637处高填土拱涵为试验工点,在洞顶与洞侧铺设EPS板材(即可发性聚苯乙烯泡沫塑料板材)作为减荷措施,研究涵洞在拱顶全铺、径跨范围铺设及不铺(即无减荷措施),以及铺设不同厚度EPS板情况下:涵洞顶部垂直土压力的大小、分布及其随填土高度的变化规律;涵洞侧向水平土压力的大小、分布及其随填土高度的变化规律;涵洞洞身与两侧填土间沉降差的大小及其随填土高度的变化规律;运用ANSYS软件进行有限元计算,并与现场实测结果进行对比分析;结合本次试验涵洞有关计算数据,将国内外现有上埋式构筑物(如涵洞)的垂直土压力各种理论公式、经验方法的计算结果与实测值作了计算比较,讨论了各种方法的优缺点,并给出了求解涵洞土压力的建议公式。通过理论推导,提出了涵洞顶在有、无减荷措施情况下的侧向土压力计算方法,进一步充实了以内外土柱间沉降差±δ理论为基础的上埋式构筑物土压力理论。最后以本试验工点为例,对采取减荷措施情况下的涵洞进行了新的结构设计,并与原有涵洞进行对比,以此证明按采取减荷措施进行涵洞设计的实际意义与经济价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-23
  1.1 问题的提出  9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 对现有各种理论计算公式与经验方法的评述  12-20
  1.4 侧向土压力的计算方法  20-21
  1.5 本文研究内容  21-23
第二章现场试验概况  23-28
  2.1 试验现场的岩性与地形  23
  2.2 现场测试  23-28
    2.2.1 现场测试布置  23
    2.2.2 土压力传感器的选定  23-24
    2.2.3 减荷材料的选定  24-27
    2.2.4 洞顶、洞侧的EPS板和洞身两侧与涵洞同高的填土压缩变形量测  27
    2.2.5 涵洞各测试段的沉降量测  27-28
第三章测试成果的整理与分析  28-60
  3.1 现场测试成果的整理  28-29
    3.1.1 土压力测试成果的整理  28
    3.1.2 EPS板变形以及涵洞与两侧填土沉降差的测试成果整理  28
    3.1.3 洞顶与洞侧各段的不同减荷措施对其沉降的影响  28-29
  3.2 现场试验成果的分析  29-60
    3.2.1 土压力测试成果的分析  29-30
    3.2.2 EPS板变形的分析  30-31
    3.2.3 洞侧填土沉降的分析  31
    3.2.4 涵洞沉降的分析  31-60
第四章涵洞土压力有限元分析  60-69
  4.1 概述  60-61
  4.2 有限元计算方案  61-62
    4.2.1 几何模型的确定  61-62
    4.2.2 材料模型及参数选取  62
  4.3 有限元计算结果分析  62-69
    4.3.1 涵顶垂直土压力分析  62-64
    4.3.2 涵顶土层沉降变形分析  64-65
    4.3.3 涵侧土压力分析  65-66
    4.3.4 涵洞基底压力分析  66-69
第五章上埋式构筑物土压力计算方法的探讨  69-78
  5.1 上埋式构筑物(如涵洞)垂直土压力的计算  69-74
    5.1.1 常规填土(无减荷措施)情况下垂直土压力计算  69-72
    5.1.2 采取减荷措施情况下的垂直土压力计算  72-74
  5.2 上埋式构筑物(涵洞)的侧向土压力计算  74-78
    5.2.1 关于引起侧压力的垂直土压力问题  74-75
    5.2.2 关于侧压力系数Kh的取值问题  75-78
第六章高填方涵洞结构设计新方法  78-87
  6.1 概述  78
  6.2 结合减荷措施的新式涵洞的结构设计  78-85
    6.2.1 设计资料  78
    6.2.2 拱圈尺寸  78
    6.2.3 荷载计算  78-85
  6.3 依托工程原设计与新设计的对比  85-87
    6.3.1 结构断面尺寸对比  85
    6.3.2 工程量与造价对比  85-87
结论  87-89
参考文献  89-93
附录攻读硕士学位期间公开发表的论文  93-94
致谢  94

EPS板减荷措施在高填土拱涵上的应用研究

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