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.     

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，     

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%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

列车荷载对路堤式加筋土挡墙结构力学特性影响的数值模拟

利用有限元计算软件PLAXIS, 建立路堤式加筋土挡墙在列车荷载作用下的计算模型, 并且通过与垂直土压力和水平土压力的实测值和理论计算值相对比, 肯定了模型的合理性。进一步改变加筋间距与填土高度, 探讨了加筋土挡墙在列车荷载作用下水平土压力、面板水平位移和筋材最大拉力的变化规律。结果表明:同一高度的垂直土压力值沿筋长方向呈增加趋势;水平土压力值随填土高度增加而增加, 沿墙高方向值变小。增加拉筋间距, 会使水平土压力值、面板水平位移和筋材最大拉力均增大。降低填土高度对墙背水平土压力、面板水平位移和筋材最大拉力的影响较小, 在施加列车荷载后2种曲线均近乎重合。在列车荷载作用下, 可通过增大加筋间距和降低台阶填土高度来优化加筋土挡墙的整体性能。     

上埋式涵洞基础埋深效应下的地基承载力研究

为探明上埋式涵洞基础埋置深度对地基承载力的影响,基于太沙基理论与顾安全公式,推导了适用于上埋式涵洞的地基承载力公式。利用有限元软件,分析了地基土的荷载-沉降(P-S)曲线随填土高度的变化规律,确定地基承载力容许值,将不同计算方法得出的地基承载力容许值与有限元计算值进行对比分析,同时分析了涵顶和基底土压力随填土高度的变化规律,探讨了不同计算方法下地基土的抗剪强度对地基承载力的影响,通过工程实例验证本文公式的合理性。研究结果表明:①涵洞侧填土增强了地基土的抗剪强度,使涵洞地基承载力得到提高,其提高程度受到涵洞侧填土附加土压力的影响;②随着地基土的内摩擦角和黏聚力的增加,地基承载力分别呈非线性和近似线性增长趋势,且内摩擦角对地基承载力的影响程度明显大于黏聚力;③本文公式计算的地基承载力与有限元计算值符合较好,且本文公式得出的地基承载力远远大于涵洞基底土压力,符合现场涵洞地基处于安全状态的实际情况。研究成果可为确定上埋式涵洞地基承载力提供理论支撑。     

沟埋式管道垂直土压力的数值模拟分析

针对目前沟埋式管道垂直土压力计算不够准确的情况,利用有限元软件ANSYS对沟埋式管道垂直土压力进行模拟分析。研究了垂直土压力的大小及分布随沟槽宽度、管土相对刚度的变化规律。结果表明,沟槽越窄、填土越高,沟槽的减荷作用越大。管土相对刚度越小,埋管垂直土压力越小。管土相对刚度系数等于0．3～0．4时,管顶土压力接近均匀分布。     

基于颗粒离散元法的涵洞式水闸上覆填土应力位移场变化特征分析研究

为分析粤北水资源调度枢纽工程中涵洞式水闸上覆填土层应力、位移场特征,引入离散单元法求解填土层颗粒模型状态下应力位移仿真解。以填土层厚度0.59 m为竖向位移变化拐点,其分布形态由V形至倒V形,竖向位移在该拐点前后的增长速度由快至缓。填土高度由1.5 h递增至4 h,竖向位移分布由W形至U形分布,等位移线降低并趋于稳定状态,稳定在1 h左右。填土层厚度增加,土压力水平愈小,且相对土压力递减至稳定状态,A-D测点填土高度内,相同测点中涵洞内外侧土体压应力具有显著差异,其中B测点高度下的外侧土压力相比涵洞中点处降低17.5%和37%,而在D-H测点填土高度内,相同测点上的土压力无显著差异。研究结果可为水利工程中研究涵洞式水闸填土料应力位移状态提供参考。     

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.     

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。     

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。     

管土相对刚度对沟埋管道竖向土压力影响研究

通过建立管道、回填土、地基的有限元分析模型,研究不同管土相对刚度对管顶竖向土压力的影响。结果表明:管顶填土竖向位移随着管土相对刚度的增大逐渐增大;在相对刚度较小时,随着埋深的增大,管顶竖向位移变化较小;埋深较浅时,管土相对刚度对管顶竖向土压力影响较小,当埋深大于4.5 m时,随着管土相对刚度的增大,管顶竖向土压力明显增大。     

山区超高加筋土路基力学行为的有限元分析

以十堰至房县高速公路为例, 采用弹塑性有限元程序, 对山区某超高加筋土路基修筑过程中的双向位移、土压力、剪应力以及加筋体轴力与位移分布等力学行为进行数值分析。研究结果表明:① 加筋体内及加筋体后填土内侧向土压力不大, 垂直土压力主要为填土自重应力;② 加筋土路基底部混凝土圬工挡墙承受较大的侧向压力, 墙趾承受较大的压力与剪应力, 应保证基础平台的稳定性;③ 加筋体最大拉力出现在路基底部, 墙面最大水平位移出现在路基中部, 底部格栅后端承受一定的压应力, 可通过对混凝土圬工挡墙后的填土进行压实控制。研究成果可为山区超高加筋土路基设计方案提供参考, 同时对其他类似工程的数值分析具有一定的理论借鉴意义。     

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。     

上埋式高填方涵洞土压力理论研究

依托某高速公路高填方涵洞,建立了理论计算模型,提出了上埋式高填方涵洞土压力计算公式,该公式考虑了土体的黏聚力、内摩擦角、填土高度等影响因素。按文中公式计算的涵顶垂直土压力结果与其他计算理论比较,得出了有利结论。     

上埋式涵洞垂直土压力计算及减荷技术应用

以涵洞为代表的上埋式构筑物土压力计算方法，在公路、铁路、水利及市政等部门中的相关设 计规范中并不统一。为了使得涵洞土压力计算方法更加统一。针对常规设计与施工的涵洞，在以往理 论计算和10多次室内外试验的基础上，并考虑涵洞结构突出地面高度和土性的影响，提出了垂直土压力 系数的空间分布图及其数据表，使得计算方法更具有针对性。基于高填方涵洞ＥＰＳ板减荷技术，提出了一 套设计方法及其应用判据，经多个现场试验工点的实际应用与跟踪监测，证明减荷技术既安全又经济。