高速公路高填方涵洞优化设计与监测

在山区修筑的高填方涵洞,通常多设计成拱涵,造成涵洞工程量大,且易形成开裂和纵向不均匀沉降等病害。通过对涵洞进行优化设计,即首先选择谷低坡脚处岩基作为涵洞地基,采用简洁的盖板涵,减小涵洞结构尺寸,再对涵洞进行EPS板减荷,减小涵周土压力,同时,利用填方路堤的梯形荷载,沿纵向分阶段实施减荷设计,涵顶土压力采用0.7γH进行设计,使得盖板配筋量大大减小。监测结果表明:铺设了EPS板的涵顶土压力大大减小,最终各段土压力基本达到了减荷目标值0.3γH,安全系数在2.3左右,EPS板密度与厚度选择适当,变形量适中并留有足够的减荷变形空间,保证了涵洞结构的长期安全;优化后的涵洞安全可靠,造价较低,经济效益明显。     

兰新高速铁路高寒区涵洞及涵路过渡段冻害原因分析

通过调查兰州至乌鲁木齐高速铁路浩门—大梁区间线路冻害情况,水文地质、工程地质及气象条件,分析涵洞及涵路过渡段冻害产生的原因,并提出冻害整治措施。研究结果表明:兰新高速铁路浩门—大梁区间位于深季节冻土区,冻害多发生于低路堤、浅路堑、零断面换填路基、涵洞及涵路过渡段,且涵洞和涵路过渡段冻胀量较大;发生冻害涵洞为下沉式小型涵;路基和涵路过渡段基床底层及以下部位多为细颗粒含量较多的B组粗颗粒填料,填料含水率约13. 4%～15. 0%,属于弱敏感～敏感性冻胀填料。可采取设置渗水盲沟、入冬前封堵涵洞出入口等措施防治冻胀。对于冻害严重的涵洞及涵路过渡段可在涵洞内壁铺设保温材料,涵路过渡段中设置纵向疏干排水孔、两侧设置保温护道。     

黄土地区公铁涵洞病害特征及其差异性对比研究

为了对比研究黄土地区铁路涵洞和公路涵洞出现的病害特征及其差异性,以青海省境内黄土区的高等级公路408座涵洞和兰西铁路59座涵洞为调查实例,对其病害类型、发育特征等进行统计分析。结果表明:青海东部黄土地区高等级公路涵洞出现的病害类型主要有8类,分别是涵洞下沉、涵顶路面开裂、翼墙沉降开裂或倾斜错位、涵节错位或填缝脱落、基础开裂、内部积水淤塞、进出口积水淤塞、涵背填土塌陷等。相对于公路涵洞病害,青海东部黄土地区兰西铁路涵洞病害类型比较单一,出现的病害类型主要是涵洞内部积水和进出口积水等。发育程度以轻微居多,中等病害的比例很小,严重病害的比例极其少有,基本没有出现涵顶路(轨)面开裂或沉降的情况。公铁涵洞病害差异性是由涵洞结构自身特征、荷载及受力特征、地基岩土体特性、施工因素、管养模式等综合因素导致的,应对公铁涵洞病害类型及其发育程度的划分标准区别对待,同时应考虑特殊岩土体地基特性的影响。     

冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响

通过对青藏铁路沱沱河试验段2座试验涵洞进行地温现场监测和观测数据的分析,研究适合青藏高原特殊施工环境的涵洞施工工艺、最佳施工季节、施工对多年冻土的影响以及沿涵洞轴向多年冻土上限的变化特征。研究表明:涵洞施工选择在寒季且选用预制基础,对冻土的热扰动较小;受涵洞施工热扰动、路基填土储热以及涵洞过水等的影响,建涵初期涵洞下多年冻土地温升高,且有部分融化现象;由于涵洞的通风与遮阳作用,涵洞下多年冻土近地表地温的变化特征与天然地面下有明显的不同,涵内浅层地温对气温的响应比天然地面相应深度迟缓,浅层地温年波动幅度逐渐减小,尤其在夏季正温波动幅度明显减小,同时沿涵洞轴向不同部位地温变化特征也有所不同,涵身地基地温正温波动幅度小于进出口,而负温波动幅度大于进出口,与此相应,涵身冻土的人为上限一般也高于洞口,说明路基和涵洞具有保温隔热的作用。     

深季节冻土区涵洞温度场分布规律测试分析

以深季节冻土区在建火渤铁路工程为依托,通过对涵洞温度场的现场监测,分析总结涵洞外侧和洞内温度场分布规律,测试结果表明:(1)涵洞外侧温度场分布曲线随季节变化呈近似正弦分布。(2)冬季低温时,涵洞顶部路基本体温度随深度的增加而逐渐升高,但均为负温,内外温差较小。(3)涵洞外壁温度场呈现出明显的阴阳坡效应,阳坡测点温度较阴坡大1.9℃左右。(4)涵洞洞内各测点温度相差不大,由于风流场作用,涵洞各截面较高温度测点均出现在涵洞涵角处,涵角温度高于其他测点1.2℃左右。测试分析结果可为深季节冻土区涵洞的设计与施工提供参考。     

山西中南部重载铁路通道涵洞选型研究

研究目的:山西中南部铁路通道,作为一条重载铁路,设计活载采用中-活载(2005)ZH荷载(z=1.2);瓦塘至洪洞北段,地形地貌差异较大。以南吕梁山隧道为界,南吕梁山以北铁路沿线沟壑纵横;以南位于汾河阶地,地形较开阔。综合考虑气象、地形地貌及地质情况等控制涵洞选型的因素,对涵洞的结构形式、建筑材料及工程造价等三个方面的研究,提出适合中南部铁路通道涵洞的选型原则。研究结论:(1)对全段涵洞的交角、填土高进行统计分析,沿线涵洞的分布以高填方涵洞为主,故有必要对涵洞的形式进行比选研究;(2)通过涵洞布置原则的比较得出:盖板涵适用于沟床纵坡较陡、水流量较大冲沟的路基,框架涵适用于沟床、交叉道路纵坡平缓的平原低路基上,结构整体受力好,圬工量小;(3)填土高度小于6.0 m、涵节错台小于10 cm、地形比较平坦的工点宜采用框架涵,地形山高沟深、沟床纵坡陡峭的地段推荐采用盖板涵或肋板涵;(4)本研究结论可为山岭地区的涵洞选型提供借鉴。     

高原融区和多年冻土过渡路段涵洞地基试验研究

运用现场测试方法,对青藏铁路两座拼装式涵洞的基础变形、地基土地温及洞口气温的测试结果进行分析,研究多年冻土区涵洞工程对冻土地温状况、冻融过程、冻土上限变化的影响以及涵洞基础的冻融变形特征。结果表明:多年冻土地区修建涵洞工程后,气温对地温的影响增大,致使涵洞下原多年冻土上限附近地温波动明显,地温年变化深度增大;由于场地冻土条件及地温场沿涵身的变化,涵洞基础变形沿涵身表现出明显的不均匀性。     

冲击压实对路堤下涵洞受力影响的试验研究

为合理评估冲击压实方式对路堤下涵洞的受力影响,在分析冲击压实影响深度研究现状的基础上,对涵洞土压力进行了现场观测,得到涵拱冲击压实受力影响曲线。涵顶回填高度达3 m后,冲压对涵顶产生的残余土压力较小。试验研究表明,所采用的涵洞回填压实方法合理。     

龙脖山隧道下穿铁路既有线及涵洞施工安全分析

龙脖山公路隧道下穿既有铁路5股道、铁路排水涵及行人盖板涵,施工风险较大。为评价隧道施工对铁路线和既有涵洞的影响,建立了三维有限元模型,对施工过程中的力学转换进行了仿真分析,重点研究了地表沉降和既有涵洞的附加变形。在此基础上,就工程施工控制措施提出了结论和建议。     

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。