注浆加筋减载涵洞土压力和内力的数值分析

为降低高填方涵洞所受荷载及涵体内力,提出了涵洞注浆加筋减载方法。采用有限元数值模拟计算了仅注浆加固和注浆加固结合加筋减载后的涵顶土压力和拱圈内力,对涵洞两侧不同范围注浆加固时的减载效果进行对比分析。通过参数分析,研究了格栅刚度及注浆区模量对涵顶土压力及拱圈内力的影响。结果表明,涵墙外注浆加固范围可取1/2涵洞宽度;在注浆加固区顶部铺设土工格栅能进一步降低涵顶土压力和拱圈内力;增大格栅刚度对提高减载效果作用很小;注浆区模量对涵顶土压力和拱圈内力有较大影响,当注浆区模量接近100 MPa时,涵顶土压力和拱圈内力达到较小值,进一步提高注浆区模量,涵顶土压力和拱圈内力减小并不明显。     

沟埋式涵洞垂直土压力的数值模拟

利用大型有限元软件ANSYS,对刚性矩形沟埋式涵洞进行施工过程模拟,分析涵洞土压力的变化规律,讨论沟槽宽度及地基刚度对洞顶垂直土压力的影响.结果表明:方形涵洞顶部具有两边大、中间小的土压力分布;在刚性地基条件下,沟槽宽度较小时,洞顶土压力系数单调减小,沟槽宽度较大时,洞顶土压力系数呈先增后减的趋势;地基弹性模量增大时,涵洞顶部的土压力增大.     

沟埋刚性涵洞分层加载有限元分析

以矩形涵洞为例,对沟埋刚性涵洞填土施工过程中位移场及垂直土压力的变化进行了分层加载有限元模拟分析,其结果与模型试验结果一致：洞顶填土较少时,填土的最大位移点在胸腔顶部;洞顶填土较厚时,填土的最大位移点转移到沟槽中心,且最大位移点在填土高度的中部附近;涵顶垂直土压力系数随填土高度的增大呈先增后减的变化趋势。分层加载有限元分析方法反映实际土压力的分布性质和沉降规律,可作为沟埋涵洞结构计算的一种有效方法。     

EPS板在上埋式涵洞土压力减荷中的应用与分析

对排水涵洞这类上埋式构筑物的受力特点进行分析,为其垂直土压力与侧向土压力的减荷寻找到EPS板这种新型减荷材料。通过现场公路涵洞试验,研究了有、无减荷措施(涵顶、侧铺设EPS板),以及有减荷措施但EPS板铺设厚度不同情况下的涵洞顶垂直土压力与涵侧侧向土压力的大小与分布。综合运用有限元方法,数值模拟了测试涵洞的垂直土压力与涵洞填土变形云图。试验与计算结果表明,EPS板能够有效地减小涵洞顶垂直土压力以及涵侧的侧向土压力,并且能够消除涵洞在路堤纵向引起的沉降差,是有效的上埋式涵洞土压力的减荷材料。     

高填方涵洞减载的时间效应研究

通过减载措施减小高填方涵洞涵顶垂直土压力,以减轻涵洞结构病害,在实际工程中已得到应用。目前对于高填方涵洞减载措施的研究较多,然而对采取减载措施后涵洞工作性状的时间效应研究很少。通过分析高填方涵洞减载措施的减载机理,根据减载材料、填土蠕变模型,建立了高填方涵洞工作性状时间效应的理论模型,分析了高填方减载涵洞工作性状的时间效应,并推得了能够考虑时间因素的涵顶垂直土压力计算式。此外,通过建立数值模型,得出了减载材料、填土、涵洞之间的位移特征和涵洞受力特征随时间的变化规律,针对不考虑材料蠕变性质、只考虑减载材料蠕变性质以及同时考虑减载材和填土蠕变性质三种情况分别进行了分析。将数值模拟结果与理论结果进行对比,验证了理论模型的正确性。     

上埋式涵洞竖向土压力计算的新方法

为求得符合实际情况的上埋式涵洞涵顶面竖向土压力及涵顶填土内竖向土压力分布的变化规律,基于马斯顿理论,改进其分析模型,提出了新的计算方法。利用FLAC3D建立涵洞的数值分析模型,分析公式推导中的部分参数,推导出最终的计算公式。通过数值模拟、公式计算和与前人研究的成果对比可得出:上埋式涵洞涵顶面以及距离涵顶面不同高度处的层面上,其竖向土压力呈现中间大两侧小、土压力集中的曲线分布,且填土高度越高、越靠近涵顶面的竖向土压力集中效应就越明显,涵顶点与两侧竖向土压力差值也越大。推导出的计算公式能较为准确地计算出涵顶土体中各点的竖向土压力大小,并体现出竖向土压力分布随着距离涵顶面高度变化的规律。     

两类大跨钢波纹管涵洞力学特性对比分析

目前对大跨混凝土－钢波纹管拱涵的力学特性研究较少。为此,以大跨圆形钢波纹管涵为对比,揭示大跨拱涵与大跨圆涵力学特性差异,采用有限元方法,对两种结构涵顶垂直土压力、内力最大值、最大变形、力学特征变化规律以及ＥＰＳ板减荷效果进行对比分析。结果表明:两类涵洞结构力学特性分布规律基本相同,最不利点均位于涵侧与涵顶,建议以波纹管最大内力为设计控制指标,但拱涵上方“土拱效应”影响更大,卸荷更优且高填土下优势更明显。两类涵洞结构土压力传递规律相同,即由中心向两侧、由管涵向管周土体传递;波纹管内力传递规律相同,即由波峰向波谷传递,但拱涵部分波峰应力传递至基础,使其涵侧波谷切向应力较小;两类涵洞结构铺设ＥＰＳ板后垂直土压力、结构最大等效应力均变为非线性变化,前者减荷效果相同,后者拱涵减小更多,且在板厚30ｃｍ后加厚对两者影响不大。因此,大跨拱涵力学性能与ＥＰＳ板卸荷效果均优于同等跨径的圆涵。     

上埋式涵洞顶部垂直土压力的塑性分析

涵洞上覆土体采用非线性应力应变关系——简化的双曲线模型、地基采用线弹性模型，利用力的平衡和变形协调条件对上埋式钢筋混凝土涵洞顶部土压力进行探讨，所得洞顶垂直土压力的计算公式包含涵洞尺寸、上覆土体厚度、地基和填土性质。结果表明：上等沉降面的高度随填土厚度和地基弹性模量的增大而增大；洞顶土压力系数随填土厚度的增加呈现先增后减的趋势，     

高填土涵洞减荷试验研究

通过现场试验,在盖板涵的顶部与侧面分别铺设不同厚度的EPS板进行减荷,结果表明EPS板能够显著减小涵顶与涵侧的土压力,试验测得涵顶土压力为土柱压力的0．29～0．45倍,涵侧土压力为土柱压力的0．15～0．18倍;这也表明通过铺设EPS板使得高填方涵洞上方土体应力重分布,涵顶土体存在明显的土拱效应,由于涵顶土压力在上部填土增加的过程中仍缓慢增大,说明此时的土拱效应具有不稳定的特点;当铺设EPS板后,建议采用太沙基（Terza—ghi）的土拱效应公式来计算涵顶土压力,并与试验结果进行了对比分析,得到较好的验证;并通过有限元建模,对比分析,同时也验证了减荷效果。     

涵洞垂直土压力计算方法探讨——上埋式涵洞浅埋深时的简化公式法

对上埋式涵洞垂直土压力的计算,文中主要考虑填土性质的影响,通过假定洞顶土柱体两侧摩擦力达到最大静摩擦力,采用朗肯主动土压力作为侧压力,得出一种简化计算公式。经分析比较,其形式与荷载规范中的公式一致,计算结果在埋深较浅时与规范方法及其他方法相近,有一定的实用性。     

钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力影响因素研究

涵洞上覆土体采用邓肯双曲线模型、地基采用弹性模型,通过力的平衡和变形协调条件,提出涵洞土压力计算方法,并对上埋式钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力进行计算,由此分析了涵洞土压力的主要影响因素。结果表明：涵洞土压力系数随地基弹性模量、涵洞高宽比和填土内摩擦角的增大而增大,随填土压缩性的增大而减小,随填土高度增大呈先增后减的变化规律;填土厚度等于初始等沉面高度时,土压力系数有最大值。     

钢筋混凝土涌洞顶部垂直土压力影响因素研究

涵洞上覆土体采用邓肯双曲线模型、地基采用弹性模型，通过力的平衡和变形协调条件，提出涵洞土压力计算方法，并对上埋式钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力进行计算，由此分析了涵洞土压力的主要影响因素。结果表明：涵洞土压力系数随地基弹性模量、涵洞高宽比和填土内摩擦角的增大而增大，随填土压缩性的增大而减小，随填土高度增大呈先增后减的变化规律；填土厚度等于初始等沉面高度时，土压力系数有最大值。     

有压泄水洞洞顶压坡规律

本文通过对矩形压力洞洞顶压力的分析，给出了洞顶压力变化规律，并论述了有压洞洞身压力的变化与《水力学》中的规律有所不同，通过有关试验结果提出了消除压力洞出口段负压的改进方法。     

坝下箱涵环向裂缝与纵向抗裂验算

分析了坝下箱涵产生环向裂缝的机理成因,建立了变温与土压力、管身自重及管内水重联合作用下的坝下箱涵伸缩缝间距与纵向抗裂验算计算方法,给出了相应计算公式,具有工程应用价值.     

古田岭里水库土坝涵洞周边高喷加固处理方法

高压喷射灌浆是土坝防渗加固最常用、技术相对成熟的方法之一,但在实际施工中,位于坝体较高部位的涵洞处理一直是个难题。福建古田县岭里水库土坝高喷加固处理时,通过精确布孔、钻孔,结合采用各种喷射的灵活组合和喷嘴方向的调节等措施,使得涵洞周边喷灌质量达到了土坝除险加固的规范要求。现场静水头压水试验证明古田县岭里水库土坝总体防渗效果较好。实践证明古田县岭里水库采用的土坝高喷加固涵洞周边处理方法对类似工程具有一定的参考与借鉴价值。     

古田岭里水库土坝涵洞周边高喷加固处理

土坝防渗加固最常用、技术相对成熟的方法之一是高压喷射灌浆,但在实际施工中,位于坝体较高部位的涵洞处理一直是个难题.古田县岭里水库土坝高喷加固处理时,通过精确布孔和钻孔并结合采用各种喷射的灵活组合和调节喷嘴方向,并按严格的技术措施及工序管理施工,确保涵洞周边达到土坝除险加固的设计规范要求,对类似工程具有参考与借鉴价值.