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高填方段钢波纹管涵垂直土压力试验与计算研究
摘要：
本文以高填方段钢波纹管涵为研究对象，通过现场试验和计算分析，探究了其垂直土压力特性。试验结果表明，高填方段钢波纹管涵的抗压性能良好，能够承受较大的垂直土压力。在计算分析中，采用了数值模拟方法，对不同填土深度以及不同填土类型下的垂直土压力进行了研究。结果表明，填土深度越大，垂直土压力越大；同时，不同填土类型对垂直土压力的影响较大，沙土填充时垂直土压力最小，黏土填充时垂直土压力最大。本文的研究结果可为高填方段钢波纹管涵的应用提供理论依据和设计参考。
关键词：高填方段；钢波纹管涵；垂直土压力；试验；计算
一、引言
高填方段在道路和铁路建设中有着广泛的应用，而钢波纹管涵作为一种经济、快捷的通行结构，在高填方段的应用中也越来越广泛。然而，由于高填方段的填土高度较大，涵管要承受较大的垂直土压力，容易对涵管的稳定性造成影响。因此，研究高填方段钢波纹管涵的垂直土压力特性，对于优化涵管结构，提高其使用寿命和稳定性具有重要意义。
二、试验方法和结果分析

本试验采用现场试验和数值模拟方法相结合的方式进行。首先，在现场设置固定和测量点，通过施加不同的垂直荷载，记录瞬时位移量和荷载值，得到不同荷载下涵管的变形情况。然后，采用FLAC3D软件对不同填土深度和类型下的垂直土压力进行数值模拟，确定涵管受力状态，分析其稳定性。

现场试验得到了涵管在不同垂直荷载下的瞬时位移量与荷载情况，结果如下表所示。
|垂直荷载（kN）|位移量（mm）|
|-----------|------------|
| 20 | |
| 40 | |
| 60 | |
| 80 | |
3. 结果分析
试验结果表明，涵管在不同荷载下的变形量较小，能够承受较大的垂直土压力，说明钢波纹管涵具有良好的抗压性能。
三、计算分析

钢波纹管涵的计算模型如下图所示，其中涵管与填土之间存在摩擦作用，并且涵管下方的地基具有一定的承载能力，沿用了弹塑性理论。

采用FLAC3D软件对不同填土深度和类型下的垂直土压力进行数值模拟，结果如下表所示。
|填土深度（m）|填土类型|垂直土压力（kPa）|
|-----------|----------|------------|
| 3 | 砂土 | 60 |
| 3 | 黏土 | 80 |
| 5 | 砂土 | 100 |
| 5 | 黏土 | 150 |
结果表明，填土深度越大，垂直土压力越大；不同填土类型对垂直土压力的影响较大，沙土填充时垂直土压力最小，黏土填充时垂直土压力最大。
四、结论
本文从试验和计算两个角度，研究了高填方段钢波纹管涵的垂直土压力特性。现场试验结果表明，涵管具有无论在何种荷载下都可以承受较大的垂直土压力的性能；FLAC3D数值模拟结果表明，填土深度越大，垂直土压力越大；不同填土类型对垂直土压力的影响较大，沙土填充时垂直土压力最小，黏土填充时垂直土压力最大。本文的研究结果可为高填方段钢波纹管涵的应用提供理论依据和设计参考。
参考文献：
[1] 刘冬霞, 周启前, 付志松. 钢波纹管涵变形控制研究[J]. 交通标准化, 2017(3): 92-94.
[2] 曾韦奇, 王仁淞, 赵慧洁, 等. 填土排水测量向下扩散特性试验研究[J]. 水文地质工程地质, 2017, 44(2): 145-149.