沟埋式涵洞非线性土压力试验研究与数值模拟

现行公路桥涵设计通用规范中线性土压力理论未能准确反映沟埋式涵洞涵顶垂直土压力变化规律,土压力计算结果与实际情况存在差异,导致涵洞在施工或使用过程中出现不同程度的病害。结合现场试验和数值模拟研究了沟埋式涵洞垂直土压力的变化规律,以及涵顶填土内部的土拱效应,分析了涵顶平面土压力及不均匀沉降的分布规律。研究结果表明,并非所有沟埋式涵洞涵顶垂直土压力都小于按线性土压力理论计算结果,它与填土高度、沟谷宽度、沟谷坡角、涵洞几何尺寸、填料性质及地基刚度等因素有关,涵顶垂直土压力随各影响因素呈非线性变化。填土达到一定高度后,涵顶填土内部产生土拱效应,该效应能够缓解涵顶应力集中现象,但其具有不稳定性。沟埋式涵洞的设计与施工应综合考虑各因素对涵洞受力状态的影响。     

深季节冻土区涵洞温度场分析

考虑风速对涵洞温度场的影响,采用有限元数值方法对深季节冻土区涵洞温度场分布规律进行研究,并对类似地区涵洞防冻设计问题进行分析,得到以下结论:涵洞侧壁土体温度场以涵洞中心为轴线呈"倒钟"形分布,涵洞中心附近土体温度变化较剧烈;涵顶路基处填土温度沿涵顶到路基顶面先逐渐增大后逐渐减小,沿洞口向路基中心方向逐渐增大;风速对涵洞中心一定范围内土体的温度场影响较为显著;通过改变保温板布设位置和厚度得出不同条件下涵洞周围土体的温度分布规律,对比分析认为,保温板可起到良好的保温效果,保温板铺设位置、保温板厚度是分别影响涵顶、涵侧路基土体温度场的重要因素;保温板外置铺设改善了涵顶路基土体的双向冻结效应,8 cm厚保温板外置铺设的保温效果与10 cm厚保温板内置铺设的保温效果相差不大,建议深季节冻土区涵洞温度场保温设计采用8 cm厚保温板外置铺设方法较为经济合理。     

减载条件下高填方刚性涵洞受力特性研究

为了研究减载条件下高填方刚性涵洞结构的受力特性,本文采用数值模拟和理论分析的方法研究了减载涵洞的受力及内力分布。研究结果表明,在涵顶铺设柔性材料的可以缓解涵顶应力集中。但是,采取减载措施后使得涵洞侧墙水平土压力增大,且使得涵洞侧墙弯矩增大。     

高填路基盖板涵外界面受力状态形成机制研究

依据原位试验和数值模拟研究高填路基盖板涵外界面受力状态形成机制。结果表明:涵洞顶面压力大于上覆填土自重,呈非均匀分布形式,涵洞侧墙顶相对于顶板中部承受更大的压力,侧墙主要承担了来自两侧填土的附加压力;涵洞侧墙外水平压力远小于按土柱高度换算的静止土压力,涵洞地基的不均一地质条件导致涵洞单侧承受相对较大的水平力;涵土差异沉降导致涵洞体承担了大于上覆填土自重的压力,基底的不均匀沉降引起涵顶压力向一侧集中,侧墙外压力和基底压力非对称分布。实测涵顶压力约为填土自重应力的1.56~3.02倍,使用现行公路桥涵规范设计高填方盖板涵偏于危险。     

高填方预制盖板涵减载措施及其效果研究

利用FLAC3D软件建立预制盖板涵的二维有限差分模型,对涵洞的安装和路堤的填筑过程进行数值模拟,分别采用涵顶铺设柔性填料和地基处理的方法对涵洞进行减载,并进行对比分析。结果表明:随着柔性填料厚度的增加,涵顶最大土压力系数、涵顶土压力和基底土压力非线性减小;地基处理对涵顶土压力影响并不明显;涵洞基底压力随地基处理深度的增加而减小,但地基处理后,基底外侧地基土压力显著增加。     

填土涵顶车辆荷载扩散方法研究

介绍了两类计算填土涵顶附加压力的方法,即Boussinesq法和分布角法,结果表明：土体自重压力是随涵顶填土高度的增加而增加,而机械车辆附加压力随涵顶填土高度的增加而减小,Boussinesq法适用于填土较高的涵洞,分布角法适用于填土较低的涵洞。     

基于沉降控制的高路堤涵洞纵向调荷技术

为解决高路堤涵洞纵向不均匀沉降所带来的病害问题,基于纵向沉降控制的高路堤涵洞调荷机理,利用有限元软件研究涵洞填土与地基土特性以及不同EPS板参数对涵顶垂直土压力和涵底土体沉降的影响,通过离心模型试验探讨涵洞纵向铺设EPS板对高路堤及涵洞的沉降的影响。通过数值模拟计算,分析不同EPS板模量、铺设范围、厚度以及地基处理范围对高路堤涵洞纵向沉降差减少率的影响。研究结果表明:①填土模量与泊松比对涵顶垂直土压力及涵底土体沉降的影响不显著;②随着地基土模量与泊松比的增加,涵底土体纵向沉降趋于均匀分布;③数值仿真与离心模型试验成果得出,沿涵洞纵向分层铺设EPS板时,涵洞纵向调荷效果最佳;④通过数值模拟计算得到了基于纵向沉降控制的高路堤涵洞调荷设计计算方法。     

浅谈铁路顶进涵施工技术

结合实践,介绍在铁路复线施工中涵洞顶进的作业程序、施工方案、施工组织等技术。在保证既有线行车的条件下,采用顶（拉）或顶拉相结合的方法,在地基竖固的前提下,把涵洞的箱体顶（拉）入路基就位。节约了人力、物力、财力、达到了施工期短、质量高、效益好的效果。     

丽水车站既有涵洞接长施工关键技术

根据浙江省丽水车站站改施工中对既有涵洞接长的施工经验,阐述了既有涵洞接长施工中的关键技术。在丽水车站站改铁路工程施工过程中,针对路基及线路防护加固措施,除采用的方法外,还有冲击钻孔桩加设冠梁设置内支撑及架设钢便梁架空线路等施工方法。通过多种施工技术的应用,实现了丽水车站既有涵洞接长项目的建设效益。     

基于分布角法的涵顶土压力研究

为了研究沿涵洞纵向不同位置的涵顶竖向土压力的分布规律,基于分布角法推导了土压力计算法,分析了土压力沿涵洞纵向的分布规律,探讨了拱效应,结果表明涵顶拱效应使规范的"土柱法"计算值偏大,结构过于安全而不经济。     

沟埋涵洞土拱效应及涵顶垂直土压力研究

采用细观颗粒流软件PFC^2D对沟埋涵洞上方填土内土拱效应及涵顶垂直土压力进行研究。结果表明:涵洞上方填土越高,土拱效应越明显;沟槽越宽,土拱效应越弱。土拱形态为上凸形,拱脚位于两侧沟壁上,可以根据填土内竖向位移等值线是否出现椭圆形来判断填土内是否产生明显土拱效应。沟槽宽度大于7倍涵洞宽度时,涵顶垂直土压力可按上埋式涵洞土压力的方法进行计算。涵顶土压力系数随着填土高度的增加呈先增后减的变化趋势。当填土高度达到初始等沉面高度时,土压力系数达到最大值。等沉面高度随着填土高度的增加而下降,随着沟槽宽度的增加而上升。并在此基础上得出了考虑土拱效应的涵顶垂直土压力计算判别准则及计算方法。     

高填土涵洞的非线性竖向土压力分析

根据涵顶土压力随填土高度变化的趋势与关系曲线，通过统计分析，找出土压力与填土高度间的统计关系，以此作为高路堤涵洞土压力计算公式的土压力计算方法。其特点是可以直接求得高路堤条件下涵顶的实际土压力，从而实现涵洞结构设计的安全性和经济性的统一。     

减载条件下高填方刚性涵洞结构内力分析

高填方刚性涵洞在高等级公路和铁路建设中得到了广泛的应用。但是,由于涵洞-土体之间存在刚度差异,引起涵顶应力集中,造成涵洞结构破坏。本文利用有限差分软件FLAC研究了减载条件下高填方刚性涵洞结构内力,结果表明：①经济技术允许条件下,应扩大减载面宽度至涵洞边缘外1.0m；②满载可有效降低刚性管涵结构受力，减小管涵-土体刚度差异造成的应力集中影响,保障高填方刚性涵洞结构安全。     

图珲公路高填方涵洞竖向荷载分布试验研究

为了研究高填方涵洞顶部土压力随填土高度变化的规律以及拱效应,依据相似原理设计了宽坦沟谷沟心设涵边界条件的涵洞室内模型试验,测得不同填土高的涵洞顶部土压力和涵台外侧土压力;选取图们—珲春高速公路桩号为RK392+640处高填方涵洞作为试验涵洞,在涵顶埋设土压力盒测量不同填土高度的涵顶竖向土压力;按照《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》计算土压力,比较并分析计算值与实测值的误差。结果表明,涵顶土压力随着填土的增加而增加,当填土达到一定高度后,高填方涵洞上方将产生拱效应,由于涵顶路基填料的特点,拱效应具有不稳定性,从而使土压力的增加幅度变小,涵顶土压力也随填土高度呈现非线性规律变化。     

深埋盖板涵路基填土应力场分布特征试验研究EI北大核心CSCD

依据现场试验及数值模拟,研究高填方盖板涵及其周围填土的应力场分布特征。结果表明:涵顶各点土压力与填土自重近似线性相关,线性系数与盖板涵的宽高比呈单峰曲线关系,据此建立了涵顶中点压力经验公式,计算精度较规范法有较大的改进;涵洞顶部有应力集中效应,涵顶平面上的土压力呈M状分布,非均匀分布的范围约为1.5倍的涵顶宽度,涵洞对其上方1.5倍涵身高度内填土的土压力分布有影响,影响范围的剖面形状为倒梯形;依据涵洞两侧及上方填土体中的土压力分布特征提出了降低涵顶压力可采取的不等强压实的范围;盖板涵两侧墙上各点水平压力均小于静止土压力,据此设计盖板涵是偏于安全的。     

武广高铁某涵路过渡段动力特征分析

以武广高铁密集涵洞过渡段为例,建立了列车-轨道耦合的三维动力学分析模型,分析了350km/h高速行车条件下过渡段路基的动力响应特性。分析表明:①过渡段路基基床表层、底层的竖向振动的位移、速度、加速度均在涵洞顶最小,在涵洞侧面出现较快速增长;动应力的变化趋势则与之相反,在涵洞顶最大,涵洞两侧逐渐降低。②动响应沿路基深度呈指数函数形式衰减,基床表层至基床底层衰减较快,路基面下1m左右动响应幅值衰减渐趋于平缓,路基面下3m动响应衰减基本趋于稳定。其中振动加速度衰减最为明显,动位移、振动速度、动应力衰减则相对较缓。现场实车试验测试值与仿真计算值较为接近,表明采用的仿真分析方法较为可靠。     

南同蒲铁路K673+341.07侯马北Ⅱ场箱型桥顶进

对既有繁忙干线铁路小半径曲线箱型桥顶进线进行了分析,从线路架空、加固、顶进方面进行了论述,提出了大框构小半径曲线线路架空方法,解决了难度大的繁忙干线顶进施工问题。     

某顶进框架桥架空装置设计及施工方法

文章结合某立交桥下穿陇海铁路顶进框架桥中对铁路的架空装置设计及施工方法,简单介绍了一种既有线架空装置设计方法,以及该架空装置施工方法和既有线的防护要求。     

钢波纹管涵洞受力与变形特性模拟试验研究

通过室内模拟试验,选取钢波纹管涵洞中间断面,在特征点布设应变片、土压力盒及变形测量仪器,对钢波纹管涵洞的力学特性、管周土压力及涵管变形规律进行了研究,分析了应变与应力、管周土压力及涵管变形的变化规律。研究结果表明：钢波纹管内、外部波峰与波谷环向拉、压变化规律一致;在最高填土高度为18.0 m时,内部涵顶测点1位置环向拉、压应变与应力值最大为1146,-930 με与308,-243 MPa;涵顶竖向土压力最大值为551 kPa;变形量最大为13 mm;在高填土情况下以涵顶土压力值作为涵洞设计的设计参数。     

某桩基础铁路营业线顶进涵的顶进方案选择

对邯济铁路复线工程中某车站内桩基础涵洞顶进的施工方案进行了分析,从工期、路基、线路稳定情况等方面,对比了空顶与切土顶进两种方案的优缺点,最终确定了合理的施工方案。