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涵洞是水利、公路、铁路等工程建设中被广泛应用的建筑物,主要分为沟埋式和上埋式。有文献表明,涵洞在运营中常出现各种病害。目前垂直土压力的计算公式很多,但都存在一定的局限性。本文以室内试验为基础,结合有限元分析和理论分析,对沟埋式涵洞土压力的计算作了一定的研究和讨论。 本文以刚性地基和砂性土条件下的刚性圆形涵洞为研究对象,进行了一系列的室内试验。边界条件分别为:矩形沟槽,不同槽底宽;槽底宽分别为2和5倍洞径,不同坡度;上埋式情况。试验成果为涵顶土压力随回填土高度的变化、涵顶竖直面的土压力变化、涵顶水平面土压力随填土高度变化、涵洞侧压力和土体位移分布等。分析试验数据,描绘涵顶垂直土压力系数曲线、涵顶土压力沿洞顶变化曲线和位移等值线图。通过试验分析,成果表明:涵顶存在土压力集中;涵顶垂直土压力系数随回填土高度的变化为先增后减的趋势;填土中最大位移点随填土高度而变等。 利用有限元分析软件ANSYS,计算参数与试验相同,计算不同边界条件下的涵顶垂直土压力系数,并与试验结果进行对比。对比结果证明有限元计算结果和试验结果基本吻合,因此,可以用ANSYS计算涵洞在各种边界条件下的受力性状。利用ANSYS计算出涵洞在各种边界条件下的涵洞周围的土体的位移场、应力场和侧压力分布。根据不同沟槽底宽时