不同类型的涵洞广泛应用于铁路和公路工程中。对涵洞而言,其顶部土压力对于涵洞的设计和结构的稳定具有重要的意义,传统的土压力计算方法或者偏于保守,或者不准确,与实际相差较大。本次研究依托于山西省太原市东二环高速公路项目,以凌井店至龙白段K6+926处拱涵为例,建立起拱涵数值模型和断面大小相近的管涵、箱涵模型,由有限元软件CANDE建立模型并计算,分析不同填土高度情况下上埋式和沟埋式涵洞涵顶垂直土压力变化情况,进而分析土拱效应。同时,在拱涵标准断面埋设了14个土压力计,安装自动化数据采集仪,监测土压力的变化情况。最后,基于结论对高填方涵洞设置和选形提出了建议。论文的主要工作及成果如下:(1)通过CANDE有限元软件进行数值模拟计算,建立起不同填土高度下两种设涵形式的三种涵洞模型,研究发现,填土高度较低时,涵顶垂直土压力可近似用上覆填土的γH线性计算,土拱效应不明显;填土到达一定高度后,上埋式涵洞的涵顶垂直土压力超过了上覆填土γH计算值,涵顶出现了土压力集中现象,而沟埋式涵洞的涵顶垂直土压力显著小于γH计算值,说明涵顶产生了土拱效应。得出产生不同受力情况的原因是上覆土体与两侧土体的沉降差异。(2)根据数值模拟计算结果,对不同类型涵洞涵顶垂直土压力进行了研究,发现拱涵和管涵受力情况接近,上埋式设涵时垂直土压力系数最大值为1.19,沟埋式设涵时垂直土压力系数最小值为0.85;对箱涵而言,上埋式设涵时涵顶垂直土压力系数最大值为1.33,沟埋式设涵时涵顶垂直土压力系数最小值为0.78。(3)通过数值模拟方法对梯形谷设涵情况进行了分析,建立起沟壁与竖直方向所成不同角度θ时的模型进行计算,得出角度θ从小到大的过程实际上就是理想的沟埋式设涵向上埋式设涵过渡的过程。(4)通过现场监测的方法,把测量的土压力和数值计算所得的土压力对比分析,两者误差不超过2.7%,以此验证了数值计算结果的可靠性。