文档介绍：长安大学
博士学位论文
高填方涵洞EPS板减荷技术应用及数值模拟研究
姓名:姜峰林
申请学位级别:博士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王晓谋;顾安全
20100612
摘要在山区修建高速公路,常用高填路堤代替桥梁穿越沟谷,达到降低工程造价的目的,从而形成了较多的高填方涵洞。由于高填方涵洞承受的土压力大,因而涵洞多为结构尺寸较大、施工困难但承载力较高的拱涵。如果采用在涵顶铺设柔性材料宓募鹾杉术,促使土中形成拱效应,降低作用在涵洞上的土压力,就可使用材料用量小、施工简便的盖板涵代替拱涵,满足高填方涵洞承载力要求。为了开展高填方涵洞寮鹾杉际跤τ醚芯浚疚慕岷纤拇ㄊ」阍R话椭懈咚俟路“高填方涵洞设计新理念的工程应用翁猓砸还犯咛罘胶唇辛薊板减荷技术的工程应用及减荷效果测试,通过室内试验研究了宓难顾醣湫涡阅埽⒔岷数值分析对寮鹾杉际踅辛讼低车难芯浚〉昧艘韵鲁晒ü嵊氲ブ嵫顾跏匝椋芯苛瞬煌釉厮俾始拔а固跫翬板的压缩变形性能及蠕变、松弛特性。试验结果表明,逐级加载的单轴压缩试验结果适用于板在高填方涵洞减荷时的受力及变形情况,根据单轴压缩试验结果得到了工程设计中所需宓难顾跚慷扔朊芏取⒀顾跄A坑朊芏鹊募扑愎健獷板减荷技术在一公路高填方涵洞上进行了应用,成功以盖板涵代替拱涵,节省了约一半的涵洞造价并加快了施工进度。在填土过程中和填土完成后,对涵洞土压力及逖顾醣湫谓辛多天的观测,得到了涵洞土压力分布及宓谋湫喂律。观测结果表明,采取减荷措施后的涵洞土压力明显减小,该盖板涵竣工近两年来使用状况良好。檬捣治龅姆椒ǎ圆捎肈婺P偷耐撂逵氩捎模型的褰辛送凉な匝榈挠邢拊J的D狻8萦邢拊<扑憬峁与室内试验结果的比较,验证了所选模型的有效性;并且对材料模型参数进行了修正,提高了涵洞有限元模型计算结果的可靠性。攵猿9嫣钔梁矗捎媚D饴返谭植闾钪亩邢拊DP停院煌料嗷プ用机理及涵洞所受土压力进行了研究,分析了涵洞土压力的变化规律及其主要影响因素。通过涵洞三维有限元计算,得到了公路高填方涵洞在梯形路堤断面下的涵顶土压力分布情况,弥补了以往只在二维方向进行涵洞土压力分析的不足,提出了新的涵洞垂直土压力系数建议值。
ü訣板减荷技术的二维有限元分析,得到了高填方涵洞的减荷机理及影响减荷效果的主要因素;通过涵顶净跨内铺设逵牒ヂ蘀板两种减荷方式的对比分析,结果表明盖板涵结构净跨内铺设迨墙衔:侠淼募鹾煞绞健8萑有限元计算分析的结果,得到了涵顶所铺设宓娜顾醣湫嗡嫣钔粮叨鹊谋浠律,可作为沿涵洞长度方向铺设搴穸鹊囊谰荨谝酝鵈板减荷技术试验结果及本次减荷技术工程应用观测结果的基础上,并结合二维与三维有限元计算分析,建立了涵洞寮鹾缮杓频木橄凳椒ǎ蚧减荷后复杂的土压力计算及涵洞结构设计过程。为了防止施工机械对逶斐善苹担研究了施工荷载对宓氖芰把顾醣湫蔚挠跋欤岢隽艘惶准虮憧尚械氖┕ぜ际酢关键词:高填方,上埋式涵洞,土压力,减荷技术,邢拊#杓品椒
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敝作者硌菪嘶讯加,:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为长安大学。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
、、、。~血⋯/第一章绪论课题研究背景与意义/\/在山区高等级公路建设中,为了满足线形的高标准要求,同时避开适宜居住及耕种的平缓土地,线路不可避免的要跨越峡谷深沟,整条公路多是由挖方段、填方段、桥梁与隧道组成。一般来说,增加桥梁在线路中的使用比例,可以减少路堤土石方的开挖与回填,以降低对公路沿线自然环境的影响。对于铁路工程,桥梁幅面宽度较窄,其造价与高填方路堤相当,通常在填土高度≥螅κ紫瓤悸茄∮们帕禾娲罡叻铰返痰方案;而对与路面较宽的高等级公路,桥梁的造价远高于高填路堤。此外,高填路堤作为为永久性工程,没有使用寿命的限制,养护费用也远少于桥梁。在考虑环境、经济等因素的同时,合理的采用高填路堤处理路堑及隧道开挖的土石方,实现挖、填方平衡,可以显著的降低公路整体造价,减少对环境的影响。因此,高填方路堤在山区高等级公路工程中占据了相当大的比重,填方高度多在~洌霰鸶叨却锏搅。因路堤截断了原有水流及行人通道,需要在路堤下设置涵洞,从而形成了大量的高填方