高填方刚性涵洞土压力计算理论与应用 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

高填方刚性涵洞在高等级公路和铁路建设中的应用非常广泛。由于高填方下刚性涵洞的受力特性复杂，现有的理论对填土一涵洞一地基之间的相互作用机理的认识不足，现行的公路桥涵设计通用规范和铁路桥涵设计基本规范中的线性土压力理论难以准确反映高填方刚性涵洞的实际受力状态，导致涵洞病害屡见不鲜。

本书系统地研究了高填方刚性涵洞与土体之间的作用机理及高填方刚性涵洞受力性状的影响因素；探讨了高填方刚性涵洞土压力计算理论及其减载机理和措施；提出了减载式刚性涵洞的设计理论和计算方法；给出了高填方涵洞地基承载力的确定原则、地基处理的设计方法以及地基处理方案优选。

本书可供道路与铁道工程专业、水利水电专业、岩土工程专业的设计和施工人员及大专院校教师、研究生和科研院所的科研人员参考。

1

1绪论·

1.1涵洞的基本概念及分类 ： 1

1 1

1.1.1涵洞的基本概念

1.1.2涵洞的分类 1

1.2高填方刚性涵洞的特点 3

1.3高填方刚性涵洞常见病害 4

1.4高填方刚性涵洞研究意义 7

1.5高填方刚性涵洞计算理论发展现状 8

2高填方钢筋混凝土拱涵受力状态及变形特性 11

2.1荷载传递机理 11

2.2涵-土体系受力状态试验研究 l2

2.2.1测点布置 12

2.2.2现场试验成果分析 12

2.3涵土体系受力状态数值模拟 16

2.3.1有限元计算模型及参数 l6

2.3.2有限元计算结果分析 l7

2.4涵-土体系变形特性 19

2.4.1变形特性现场测试分析 l9

2.4.2变形特性数值模拟分析 19

2.5受力特性的影响因素分析 21

2.5.1边界条件 2l

2.5.2涵洞几何尺寸 24

2.5.3填土性质 24

2.5.4地基刚度- 25

2.5.5偏载效应 26

3高填方钢筋混凝土盖板涵受力特性及影响因素分析 31

3.1计算模型分析 31

3.1.1问题描述 31

3.1.2数值建模” 32

3.1.3材料模型及参数 32

3.2盖板涵受力特性分析 33

3.2.1涵洞变形特性 33

3.2.2土压力分布规律 33

3.2.3涵洞内力分布规律” 35

3.3盖板涵受力特性的影响因素分析“ 36

3.3.1填土高度 36

3.3.2填土内摩擦角和黏聚力 37

3.3.3填土弹性模量 37

3.3.4涵洞几何尺寸 38

3.3.5地基弹性模量 39

3.4本章小结 40

4 高填方刚性涵洞土压力计算方法 41

4.1 Marston土压力计算公式及其修正 41

4.1.1 Marston土压力计算理论 41

4.1.2修正的Marston理论公式 41

4.2普氏理论土压力计算方法 42

4.3耶梅里杨诺夫土压力计算方法 42

4.4顾安全土压力计算公式及其修正 43

4.4.1顾安全公式 43

4.4.2修正顾安全公式” 44

4.5 现行的规范方法及其适用范围 45

4.5.1公路桥涵设计通用规范 45

4.5.2铁路桥涵设计基本规范 45

4.5.3美国公路桥涵设计规范 46

4.6实测结果回归分析 47

4.7理论方法计算结果与试验结果对比分析 47

5 山区沟谷箱涵受力性状及竖向土压力计算方法 50

5.1概述 50

5.2沟谷箱涵受力特性 51

5.2.1测点布置及试验结果分析 51

5.2.2数值建模及计算结果分析 54

5.2.3受力性状的影响因素及影响规律 58

5.3 涵顶土压力计算方法 61

5.3.1理论模型建立 61

5.3.2涵顶土压力计算 63

5.3.3理论结果的验证 65

5.4本章小结 66

6 高填方刚性涵洞减载机理及土压力计算方法 67

6.1 刚性涵洞减载机理分析 67

6.2减载条件下刚性涵洞土压力计算方法 68

6.2.1垂直土压力计算模型理论分析 68

6.2.2改进的垂直土压力计算方法 69

6.2.3计算结果对比分析 7l

6.2.4土压力影响因素及影响规律分析 72

6.3新型减载式刚性涵洞受力特性分析 74

6.3.1减载式刚性涵洞结构 74

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高等级公路和铁路对加快我国经济建设，缩小东西部经济发展差距，保持国民经济稳定、协调发展有着非常重要的战略意义。因此，在国家中长期科学和技术发展规划纲要( 2006~ 2020)中，已将交通运输基础设施建设中的关键技术问题作为重点领域和优先主题进行研究。 高等级公路和铁路建设中，刚性涵洞（钢筋混凝土涵洞等）的应用非常广泛，其数量约占桥涵总数的60%—70%，其造价约占桥涵总额的40%左右。刚性涵洞横穿公路和铁路路基作为排水、行人以及生态保护的主要通道，其重要地位不言而喻。 然而，高填方涵洞工程调研结果表明，20世纪七八十年代建成的涵洞工程中，60%以上的涵洞在施工过程中或运营期间出现了不同程度的病害，其中由于设计荷载不当造成的结构性破坏竟然达到70%。分析其原因主要有以下几个方面：第一，依据的公路桥涵设计通用规范和铁路桥涵设计基本规范中涵洞设计方法均采用荷载结构法，忽略了涵洞与土体的相互作用，其土压力计算理论难以准确反映高填方刚性涵洞的实际受力状态；第二，对于深埋的涵洞来讲，填土既是荷载又是与涵洞相互作用的介质，设计或施工过程中没有考虑填土-涵洞·地基之间的协调变形，过分地强调地基的刚度，忽视了地基处理的范围和处理后的刚度对结构受力状态的影响；第三，虽然有少数刚性涵洞采用了减载措施，但是难以充分考虑减载材料的性质及减载区域的位置和几何尺寸对涵洞受力状态的影响，忽略了涵洞受力状态和变形特性随时间的变化规律。因而，基于协调变形的高填方刚性涵洞土压力的准确预估及其设计方法成为限制其推广应用的瓶颈。当今，正是高等级公路和铁路建设飞速发展阶段，系统研究高填方刚性涵洞的土压力计算理论和设计方法，突破高填方刚性涵洞难以推广应用的瓶颈，具有重要的理论意义和实际工程价值。 鉴于对高填方刚性涵洞的土压力计算理论和设计方法开展系统的研究工作具有重要的价值，本书结合现场试验、数值模拟和理论分析研究了高填方刚性涵洞与土体之间的作用机理，分析了涵洞受力特性的影响因素，推得涵洞土压力理论计算式。针对高填方涵洞荷载特点，研究了高填方刚性涵洞的减载机理和方法，并对高填方刚性涵洞的地基承载力、地基处理等问题进行了系统分析。这些研究成果可以用于高填方刚性涵洞的受力分析和结构设计，也对类似的深埋构造物的设计和计算具有一定的参考价值。 在本书出版之际，作者非常感激他的博士生导师、我国著名的岩土工程专家、*“长江学者”特聘教授、华中科技大学土木工程与力学学院郑俊杰教授，正是郑教授的指引和指导，使作者走上了岩土工程研究与应用之路，并逐步深入。作者也感谢华中科技大学土木工程与力学学院罗君君副教授、陈健博士后、章荣军副教授多年来给予的帮助和支持。同时，作者要特别感谢The University of Kansas (USA)的Jie HAN教授、Monash Uni-versity (Australia)的Jian ZHAO教授、University of PaLestine( Palestine) 的S．W. Abusharar博士，他们在学术上给予的指导和帮助对本书的完成非常重要。作者还要感谢中国地质大

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