地下砌体排水拱涵反力弹簧刚度研究

摘要

在设计地下砌体排水拱涵的全结构加固时，为了简化计算过程，将原拱涵结构与周围土体整体等效为反力弹簧。为了确定拱涵反力弹簧刚度参数正确性，探究影响拱涵反力弹簧刚度的因素，依托红旗渠项目的试验段，通过有限元法，分析砌体拱涵的材料强度、地基土层的承载力和泊松比，同时考虑了外侧土层与素填土层的含水率和泊松比对砌体拱涵反力弹簧刚度的影响。研究结果表明：侧墙反力弹簧系数随着原有浆砌片石侧墙砂浆强度的增加而增大；拱圈的反力弹簧系数随着原有砖砌拱圈砂浆与砖砌块强度的增强而增大；侧墙与拱圈反力弹簧系数随着地基土层承载力的提升而增大；侧墙反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比增大而增大；拱圈反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比的增大而减小；侧墙与拱圈反力弹簧系数随外侧土层、素填土层含水率的增大而减小；在对砌体拱涵进行计算时，将原砌体拱涵与周围土体等效为有限元法计算出的反力弹簧边界条件，并将计算结果与监测数据进行对比，发现有限元法计算的拱涵等效反力弹簧刚度具有较高的可靠性。

关键词

有限元 / 反力弹簧系数 / 砌体拱涵 / 土体含水率 / 泊松比

基金资助

长沙市政府“红旗渠主渠结构加固试验段工法研究及实施”项目（2000382-21）