1．1高填方涵洞工程特性研究的意义

　　现今我国公路建设投资不断增加并且公路等级不断提高，特别是在西部大开发以后，很多高速公路修建于山岭重丘区，这些地区地势起伏、沟壑纵横，因此公路涵洞应用十分广泛。由于高等级公路线形标准的要求和地形条件限制，山区高等级公路的填土高度不断增高，高填方涵洞也就越来越多。对于高填方涵洞，其受到的填土荷载大，再加上受山区特殊地质地理条件的影响，涵洞的受力及变形特性极为复杂，其中很多涵洞出现了开裂、地基沉降过大等现象，有的甚至出现垮塌，严重影响了公路的正常使用，这对公路设计和施工提出了更高的要求。

　　根据目前我国《公路桥涵设计手册》对高填方路堤的定义，填方总高度超过20m的填方路基称为高路堤，在路基底部修建的涵洞也就是高填方涵洞。我国《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60 2004)中规定，作用于涵顶的竖向土压力采用土柱法计算，即涵顶土压力将随填土高度呈线性变化，没有考虑涵洞与周围填土的相互作用及涵洞埋设边界条件对涵顶土压力的影响，因而不能准确反映涵洞结构物的受力状态。

　　目前在涵洞设计中存在两个误区。一方面，如果在涵洞设计过程中过于保守，采用过大的安全系数，那么为了使地基承载力满足设计要求，往往需要投人大量的人力和物力进行涵洞地基的处理，同时造成涵洞顶部填土压力更加集中，这种做法是不经济的，也是不合理的；另一方面，如果对涵顶“土拱效应”认识不足，没有考虑到高填方涵洞拱顶的土压力集中现象，得出较小的土压力，从而导致结构物因强度不够而开裂，或因地基承载力不能满足实际受荷要求，而导致基底沉降和不均匀沉降过大，造成涵洞结构物顶部拉裂或路面开裂，有些涵洞还可能出现中部沉降值较大，造成涵洞内积水甚至基础开裂的情况，严重影响涵洞的正常使用。因此，合理确定高填方土压力分布状态成为高填方涵洞设计和施工中的首要问题。

　　同时，涵洞选址是否合理直接影响涵洞结构物的受力状态，决定着涵洞的使用功能能否正常发挥。在不同的地形条件下，对涵洞结构形式的要求也不相同，涵洞选型是否合理不仅决定着涵洞受力状态，也关系到工程造价的高低，因而开展涵洞选址与选型工作具有非常重要的实际意义。

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前言

第1章  绪论

1.1  高填方涵洞工程特性研究的意义

1.2  涵洞病害类型及原因

1.2.1  涵洞选址不当

1.2.2  涵洞洞身开裂

1.2.3  台背处不均匀沉降

1.2.4  涵洞淤塞积水

1.2.5  护坡滑塌

1.2.6  涵洞侧墙及翼墙开裂

1.2.7  涵洞渗漏水

1.3  高填方涵洞受力特性研究现状

1.4  山区工程地质特征与涵洞选型选址研究现状

1.4.1  山区高速公路高填方路段特征

1.4.2  涵洞选型选址研究现状

1.5  地基处理技术研究现状

1.6  动力特性研究现状

1.6.1  黄土动力特性研究现状

1.6.2  涵洞动力特性研究现状

1.7  本章小结

第2章  高填方路堤一涵洞现场试验研究

2.1  工程概况

2.2  现场试验测点布设

2.3  现场试验结果分析

2.3.1  单点位移计

2.3.2  测斜管

2.3.3  混凝土应变计

2.3.4  柔性位移计

2.3.5  竖向土压力

2.4  本章小结

第3章  高填方涵洞受力特性数值模拟研究

3.1  计算模型选取

3.2  材料参数及本构模型

3.3  数值模拟结果分析

3.3.1  涵顶土压力分布规律

3.3.2  边界条件对涵洞受力状态影响

3.3.3  涵洞填土高度对涵顶土压力的影响

3.3.4  涵洞外形及几何尺寸对涵顶土压力的影响

3.3.5  涵洞台背填土性质对涵顶土压力的影响

3.3.6  涵顶填土类型对涵顶土压力的影响

3.3.7  地基刚度对涵顶土压力的影响

3.3.8  偏载效应对涵洞受力的影响

3.3.9  涵洞洞身结构受力分析

3.4  本章小结

第4章  高填方涵洞受力特性理论研究

4.1  非线性土压力回归计算公式

4.2  现行土压力计算理论及其修正

4.2.1  Marston土压力计算理论

4.2.2  修正的Marston理论公式

4.2.3  普氏理论

4.2.4  耶梅里扬诺夫公式

4.2.5  顾安全公式

4.2.6  修正顾安全公式

4.2.7  公路桥涵设计通用规范

4.2.8  铁路桥涵设计基本规范

4.2.9  美国公路桥涵设计规范

4.3  理论结果与现场监测对比分析

4.4  本章小结

第5章  高填方涵洞减载措施研究

5.1  减载原理

5.2  减载措施

5.2.1  中松侧实法

5.2.2  柔性填料法

5.2.3  加筋桥减载法

5.2.4  先填后挖法

5.2.5  利用天然地形

5.3  本章小结

第6章  高填方涵洞选址与选型

6.1  涵洞设置

6.1.1  涵洞设置原则

6.1.2  典型涵位及受力特性

6.2  涵洞选址

6.2.1  数值分析模型

6.2.2  沟谷宽度对涵洞受力和位移的影响

6.2.3  岸坡角度对涵洞受力和位移的影响

6.2.4  地基刚度对涵洞受力和位移的影响

6.2.5  地基均匀性对涵洞受力和位移的影响

6.2.6  偏载效应对涵洞受力和位移的影响

6.3  洞口选型

6.4  基础选型

6.4.1  对称均匀地基设涵

6.4.2  半软半硬地基设涵

6.4.3  存在偏载效应地形设涵

6.4.4  偏载效应条件下半软半硬地基上设涵

6.5  涵体选型

6.5.1  对称均匀地基设涵

6.5.2  半软半硬地基设涵

6.5.3  存在偏载效应设涵

6.6  本章小结

第7章  地基承载力确定与处理方法研究

7.1  地基承载力理论研究

7.2  地基承载力修正探讨

7.2.1  天然地基承载力修正分析

7.2.2  复合地基承载力修正分析

7.3  地基处理范围确定

7.3.1  地基处理原则

7.3.2  理论分析

7.3.3  数值模拟

7.4  地基处理效果对比

7.4.1  换填法、刚性桩与柔性桩复合地基法研究

7.4.2  换填法、刚性桩与柔性桩复合地基处理效果对比分析

7.5  扇子沟涵洞的地基处理方法探讨

7.5.1  现场测试与数值结果比较

7.5.2  扇子沟涵洞不同地基处理方法效果比较

7.6  本章小结

第8章  地震荷载作用下涵洞动力响应分析

8.1  概述

8.1  模型的建立

8.2.1  网格划分

8.2.2  参数选取

8.3  不同条件下的涵洞地震响应

8.3.1  不同填土高度下涵洞的地震响应

8.3.2  不同地震烈度下涵洞的地震响应

8.3.3  不同地震波传播角度下涵洞的地震响应

8.4  本章小结

第9章  交通荷载作用下涵洞动力响应分析

9.1  概述

9.2  工程概况与数值建模

9.2.1  工程概况

9.2.2  数值建模

9.3  计算结果分析

9.4  不同条件下土-结构体系动力响应规律

9.4.1  荷载循环次数的影响

9.4.2  车辆荷载大小的影响

9.4.3  行车速度的影响

9.5  本章小结

第10章  黄土震陷性对涵顶土压力的影响

10.1  概述

10.2  模型及假设

10.3  上埋式涵洞土压力计算

10.3.1  静态填土土压力计算方法

10.3.2  黄土状填土震陷量计算方法

10.3.3  震陷后填土土压力计算方法

10.4  工程实例验证

10.5  参数分析

10.6  本章小结

参考文献