留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

减荷措施下涵洞土压力与填土变形数值计算

郭婷婷 顾安全

郭婷婷, 顾安全. 减荷措施下涵洞土压力与填土变形数值计算[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(5): 12-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.003
引用本文: 郭婷婷, 顾安全. 减荷措施下涵洞土压力与填土变形数值计算[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(5): 12-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.003
GUO Ting-ting, GU An-quan. Numerical simulation of soil pressure and deformation for culvert with load-reducing measures[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(5): 12-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.003
Citation: GUO Ting-ting, GU An-quan. Numerical simulation of soil pressure and deformation for culvert with load-reducing measures[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(5): 12-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.003

减荷措施下涵洞土压力与填土变形数值计算

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.05.003
基金项目: 

国家自然科学基金项目 40821160550

详细信息
    作者简介:

    郭婷婷(1979-), 女, 山东滕州人, 山东省地震局助理研究员, 从事岩土工程与抗震减灾研究

  • 中图分类号: U449.1

Numerical simulation of soil pressure and deformation for culvert with load-reducing measures

More Information
    Author Bio:

    GUO Ting-ting(1979-), female, assistant researcher, +86-531-89990681, gtt.yy@163.com

  • 摘要: 以南广高速公路的2座涵洞为试验工点, 采用EPS板作为减荷材料, 通过ANSYS有限元计算, 并结合现场土压力实测, 研究了涵洞在有、无EPS减荷措施, 以及EPS板铺设厚度不同情况下的涵洞垂直土压力与填土变形, 并将有限元计算结果与现场实测值进行了对比。分析结果表明: 在涵洞覆盖最大填土高度时, 涵洞洞顶垂直土压力的计算值与实测值相差平均不超过16%;洞顶铺设不同厚度EPS板减荷时, 洞顶土压力约减小了1/2~2/3, 且在本试验条件下, 洞顶EPS板愈厚, 减荷效果愈好; 变形云图直观展示了洞顶平面内外土柱沉降差的存在, 是反映垂直土压力各种影响因素的综合性参数; 洞顶铺设EPS板减荷时, 洞顶平面内外土柱形成沉降差, 从而达到减荷效果, 且在同等填土高度下, 洞顶EPS板愈厚, 洞顶平面内外土柱间的沉降差值愈大, 故其减荷效果也愈显著。

     

  • 图  1  A涵洞测试段布置

    Figure  1.  Layout of test sections of culvert A

    图  2  A涵洞几何模型与网格划分

    Figure  2.  Geometric model and meshes of culvert A

    图  3  B涵洞几何模型与网格划分

    Figure  3.  Geometric model and meshes of culvert B

    图  4  A涵洞有限元计算与实测Kv-H曲线

    Figure  4.  Kv-H curves of finite element calculation and measure for culvert A

    图  5  B涵洞有限元计算与实测Kv-H曲线

    Figure  5.  Kv-H curves of finite element calculation and measure for culvert B

    图  6  A涵洞填土的变形云图

    Figure  6.  Deformation nephograms of soils for culvert A

    图  7  B涵洞填土的变形云图

    Figure  7.  Deformation nephograms of soils for culvert B

    表  1  计算参数

    Table  1.   Computation parameters

    参数 EPS 松土 路堤填土 碎石、砂土 砂卵石 A、B涵洞
    弹性模量/MPa 0.15 1.00 12.50 40.00 100.00 28 000.00
    泊松比 0.20 0.33 0.30 0.22 0.22 0.16
    凝聚力/kPa 15 15 0 0
    摩擦角/(°) 15 30 38 38
    重度/(kN·m-3) 0.20 13.00 21.32 21.00 23.00 25.00
    下载: 导出CSV

    表  2  Kv计算值与实测值对比

    Table  2.   Comparison of calculated values and measured values for Kv

    Kv A涵洞 B涵洞
    A5 A6 A7 A8 B4 B5 B6 B7
    实测值 0.304 0.904 0.248 0.354 0.238 1.017 0.226 0.281
    计算值 0.247 0.839 0.226 0.287 0.194 0.917 0.181 0.211
    相差百分数/% 18.8 7.2 8.9 18.9 18.5 9.8 19.9 24.9
    平均值/% 15.9
    注: 本表为涵洞最大填土高度时的A、B涵顶各测试段Kv的计算值与实测值对比。
    下载: 导出CSV
  • [1] 顾安全. 上埋式管道及洞室垂直土压力的研究[J]. 岩土工程学报, 1981, 3(1): 3-15. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC198101000.htm

    GU An-quan. Investigation of the vertical earth pressure on projecting conduit and underground chamber under a high embankment[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineer-ing, 1981, 3(1): 3-15. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC198101000.htm
    [2] 翁效林, 谢永利, 刘保健. 高填方路堤涵洞碎散体填土成拱效应离心模型[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2008, 28(2): 31-35. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200802009.htm

    WENG Xiao-lin, XIE Yong-li, LI U Bao-jian. Centrifugal model of arch action of granular soil fills of culverts under high embankment[J]. Journal of Chang an University: Natural Science Edition, 2008, 28(2): 31-35. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200802009.htm
    [3] 康佐, 谢永利, 杨晓华, 等. 减荷拱涵周围土体位移变化的离心模型试验[J]. 中国公路学报, 2006, 19(6): 13-18. doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2006.06.003

    KANG Zuo, XIE Yong-li, YANG Xiao-hua, et al. Centrifu-gal model test on displacement variation of earth surrounding reducing-load arch culvert[J]. China Journal of Highway and Transport, 2006, 19(6): 13-18. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2006.06.003
    [4] KAMATA H, MASHI MO H. Centrifuge model test of tun-nel face reinforcement by bolting[J]. Tunneling and Under-ground Space Technology, 2003, 18(2/3): 205-212.
    [5] 王晓谋, 顾安全. 上埋式管道垂直土压力减荷措施[J]. 岩土工程学报, 1990, 12(3): 83-89. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC199003008.htm

    WANG Xiao-mou, GU An-quan. Method of load reduction for underground chamber under a high embankment[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1990, 12(3): 83-89. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC199003008.htm
    [6] 谭冬莲, 方志. 钢筋混凝土圆管涵竖向力压力计算方法[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2004, 24(1): 40-42, 51. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200401010.htm

    TAN Dong-lian, FANG Zhi. Calculation method of vertical earth pressure on circular reinforced concrete culvent[J]. Journal of Chang an University: Natural Science Edition, 2004, 24(1): 40-42, 51. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XAGL200401010.htm
    [7] 折学森. 路基涵洞的土压力计算[J]. 中国公路学报, 1992, 5(3): 72-79. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL199203012.htm

    SHE Xue-sen. The calculation of vertical earth pressure on buried culvert under roadbed[J]. China Journal of Highway and Transport, 1992, 5(3): 72-79. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGGL199203012.htm
    [8] 郑俊杰, 赵建斌, 陈保国. 高路堤下涵洞垂直土压力研究[J]. 岩土工程学报, 2009, 31(7): 1009-1013. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200907008.htm

    ZHENG Jun-jie, ZHAO Jian-bin, CHEN Bao-guo. Vertical earth pressure on culverts under high embankments[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009, 31(7): 1009-1013. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200907008.htm
    [9] 顾安全, 郭婷婷, 王兴平. 高填土涵洞(管)采用EPS板减荷的试验研究[J]. 岩土工程学报, 2005, 27(5): 500-504. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200505003.htm

    GU An-quan, GUO Ting-ting, WANG Xing-ping. Experi-mental study on reducing-load measurement using EPS of cul-vert under high-stacked soil[J]. Chinese Journal of Geotech-nical Engineering, 2005, 27(5): 500-504. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC200505003.htm
    [10] 郭婷婷. 涵洞土压力与变形及其减荷措施的试验研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2004.

    GUO Ting-ting. Experimental study on soil pressure and deformation of the culvert andits reducing-load measurement[D]. Yangling: Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry, 2004. (in Chinese)
  • 加载中
图(7) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  857
  • HTML全文浏览量:  186
  • PDF下载量:  533
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2010-06-03
  • 刊出日期:  2010-10-25

目录

    /

    返回文章
    返回