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。     

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。     

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。     

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。     

水利工程涵洞设计若干问题探讨

本文从目前水利工程涵洞设计中存在的规范、规程缺失、设计流量的计算、垂直土压力的计算和地基承载力的计算等4方面问题进行了探讨，提出了尽快完善相关计算理论和计算公式，出台关于水利工程涵洞的设计规范的建议。     

沟埋式涵洞竖向土压力计算公式探讨

沟埋式涵洞洞顶土压力的计算对涵洞的设计有很大的影响,但目前沟埋式涵洞的计算方法尚不成熟,本文用理论研究的方法,建立了新的滑裂面计算模型,推导出了土压力计算公式,可供工程设计计算参考。     

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。     

上埋式涵洞土压力减载研究与数值分析

在刚性涵洞及刚性地基条件下,利用ANSYS有限元软件分析在箱涵洞顶两侧设置减载块(混凝土块体)对涵顶土压力的影响.研究表明:涵顶两侧的减载块,能够有效地改善涵洞洞顶受力情况,对涵洞顶板起到良好的减载效果:随减载块高度的加大,洞顶土压力系数直线下降.     

坝式涵洞的设计及施工

坝式涵洞是引水涵洞穿越沟溪时,沟溪水流从涵洞顶部溢流,涵洞的一侧同坝一样起拦水作用,并承受水压力等外荷栽作用。本文主要列出在坝式涵洞结构设计时拟定涵洞的断面尺寸、静水压力、动水压力、扬压力、淤积压力及自垂等的计算方法和穗定验算,同时介绍了施工方法及效果。     

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。     

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。     

减荷条件下上埋式圆形结构物周边土压力分析

 简要分析了影响上埋式结构物周边土压力分布的各种因素， 并建议在结构物顶部填筑聚苯乙烯泡沫塑料来改善其应力集中状态。对一圆形结构物进行了有限元计算， 重点分析减荷条件下结构物周边土压力分布， 计算表明效果明显。     

浅论涵洞上土压力的计算方法

涵洞由于结构设计缺乏较合理的土压力计算理论导致了高填方涵洞结构不安全或过分保守浪费,本文主要介绍了沟埋式和上埋式涵洞垂直土压力计算方法。     

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.     

填土表面倾斜的涵洞顶垂直土压力研究

土坝和路堤下的涵洞大部分处于边坡之下,边坡下涵洞填土为倾斜表面,其与填土表面水平的涵洞受力不同。通过分析涵洞横纵2个方向涵顶填土的受力,对填土表面倾斜的涵洞顶垂直土压力进行理论计算和有限元模拟。结果表明,相同填土高度下,填土表面倾斜的涵洞顶垂直土压力大于填土表面水平的涵洞顶垂直土压力;填土表面坡度越陡,涵洞顶垂直土压力越大;边坡效应使涵洞土压力较自由场土柱压力增大0～40%,填土表面倾斜的涵洞土压力较表面水平填土涵洞土压力增大0～22%。     

膨胀土渠系"防渗截流、分箱减荷"设计方略

通过充分认识膨胀土的基本特性及其诱导特性的机理,深化认识和提高对渠系设计理论的讨论,深入整合多学科(水利学、水工结构学、材料学等交叉学科)的应用理念,融合各学科的应用潜能,提出了膨胀土地区渠系"防渗截流、分箱减荷"的综合治防设计方略.该方略解决问题的方法主体是采取物理处理,通过合理有效的结构设计来解决"水"与"土"这对对立统一矛盾,解决好"水"诱导"荷"的根本问题,并通过结构设计与材料技术的综合应用来实现膨胀土地区渠系治防并举的综合设计理念.     

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，     

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。     

浍河水库泄洪洞结构优化研究

根据有限元计算原理，结合山西临汾地区浍河水库泄洪洞，对土坝下的大型软基涵洞分层填土施工过程和蓄水对结构的影响进行了模拟计算，得到了更贴近实际的涵洞结构内力和涵洞土压力分布规律，并根据实际地基条件及现有涵洞的两种常见的结构形态对涵洞结构形式进行了优化，其成果已用于设计和施工，证明了该研究方法的科学性和结论的正确性。