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原文传递棚洞结构体、回填缓冲体与山体的适应性研究

论文题名：	棚洞结构体、回填缓冲体与山体的适应性研究
关键词：	山区公路;棚洞结构体;回填缓冲体;边坡荷载;刚度分类;适应性分析
摘要：	随着我国公路建设的发展，城市公路基本上能满足人们的通行出行，公路建设逐渐走进山区，我国是一个多山地的国家，山区公路隧道开始出现并逐渐向着更长、更大的方向发展，在山区公路隧道蓬勃发展的过程中，减少深挖高填、保护公路景观和生态维护也成了更高的指导方针。　　棚洞的出现在山区公路环境与防灾减灾方面具有重要的意义。在山区公路路线走廊困难地段、沿河岸沟谷地、路线傍山布置地段，构造物应顺应地势，提倡设置棚洞、半隧道结构，达到保护边坡和自然环境的目的。棚洞结构将傍山边坡的锚喷支护与棚洞结构有机的结合起来，形成完整的受力体系与环保型边坡支挡结构。　　本文以广东省江门至罗定高速公路金中山棚洞作为依托，对高速公路环保型建设技术开展专题研究工作。通过对不同边坡荷载释放率和回填体的刚度分类分组，对比分析棚洞结构的内力变化规律。从而研究棚洞结构体、回填缓冲体及边坡体之间的相互作用机理和适用性。　　本论文的研究内容主要分为如下几个方面: 　　①总结归纳国内外近些年的棚洞结构发展现状，比较系统的总结了棚洞结构的特点及棚洞结构的分类;充分证明了棚洞结构不仅能节省填挖工程量，更能很自然的融入环境并与之结合为一体。　　②利用Midas/GTS有限元分析软件，通过建立棚洞结构物理力学模型，比较分析了不同形式棚洞结构的受力特点;并对不同形式棚洞的适用性做了总结。　　③针对依托工程，利用Midas/GTS有限元分析软件对棚洞结构体、回填缓冲体及边坡体之间的相互作用机理和适用性展开研究。研究表明: 　　1)在相同边坡条件和相同回填材料条件下，随着荷载释放率的增大，即棚洞施作较晚，棚洞内力较小，施作较早，棚洞内力较大。因此从棚洞结构内力角度考虑，棚洞应等边坡变形完后再施作。而边坡坡顶位移、坡顶拉应力、坡脚塑性区越大，表明边坡稳定性越差，因此从边坡稳定性角度考虑，棚洞应及早施作。设计时要综合考虑，既使得棚洞内力较小，又使得边坡稳定性较好，必须选择合适的棚洞施作时机，可以通过边坡监控量测的方法来确定。　　2)在相同边坡条件和相同棚洞施作时机下，随着回填土石刚度的增大，棚洞内力较小，当刚度在5000MPa时，棚洞结构弯矩值达到最小值;刚度超过5000MPa后，弯矩值还有所增加，但是增加很缓慢。棚洞轴力和剪力值一直呈现减小的趋势。但达到5000MPa后减小不是很明显。随着回填土石刚度的增大，边坡坡顶位移、坡脚塑性应变越小，边坡稳定性越好。因此，棚洞结构与边坡之间可以考虑采用弹性模量在5000MPa以上的材料回填，如C10片石混凝土(片石饱和抗压强度大于等于30MPa)、M7.5水泥砂浆片石(片石饱和抗压强度大于等于60MPa)，从而提高边坡稳定性，减少棚洞结构受力。　　④总结归纳了国内外近些年的棚洞设计和施工经验，提出了在今后的设计和施工中需要注意到的一些问题，希望可以为以后的设计和施工可以提供适当的参考。
作者：	郑勇
专业：	建筑与土木工程
导师：	蒋树屏;王晓雯
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文