（广东省交通规划设计研究院股份有限公司，广东，广州，510507）
【摘 要】本文以广东省标准化设计为依托，以高填土 （填土高度不小于8m） 整体式盖板暗涵为研究对象，采用位移法及有限元分析软件MIDAS对整体式盖板涵进行数值分析及模拟，位移法与MIDAS结果吻合较好，对整体式盖板涵底板与涵台线刚度比对内力的影响进行了初步探讨，有助于更好的了解整体式盖板涵的受力情况。
【关键词】高填土整体式盖板涵；位移法；有限元分析；参数分析
在高速公路设计中，整体式盖板涵应用非常普遍，相对于分离式盖板涵，整体式盖板涵可较大幅度降低对地基应力要求，整体刚度增大，施工后沉降小且均匀，特别是高填土涵洞：而相对于箱涵，整体式盖板涵造价较低且施工方便。整体式盖板涵构造物受力机理复杂，影响因素众多，其受力特性不仅与结构物的埋设方式（上埋式或者沟埋式）有关，还与地形条件、地质条件、填料性质、结构物几何尺寸等诸多因素有关。正确认识整体式盖板涵受力情况，开展涵洞受力结构构件内力研究，对整体式盖板涵洞的设计与施工都具有重要的意义。
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考虑到汽车荷载对高填土涵洞的受力影响较小，可认为涵洞所受荷载是对称的，位移法基本体系采用半对称结构，如图2所示。 以基础底板与涵身节点的转角作为研究对象，利用位移法求出节点转角位移Z1。通过Z1求出各控制截面内力。
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基床系数k值决定着涵台与底板的受力情况，基床系数k的确定方法有载荷试验和理论和经验公式。本文以基床系数k为参数，对其进行参数分析；分析在不同的k值下，涵台与底板各控制截面内力的变化。.png)
图4 各控制截面随基床系数k值变化曲线
底板节点弯矩随基床系数k值变化而基本不变，底板跨中弯矩及涵台底弯矩随k值增大而不断减小，其中底板跨中弯矩影响比较大，而涵台底弯矩影响较小；而当k值小于一定值时，k值的变化对涵台底弯矩、底板节点弯矩及底板跨中弯矩影响较小。
考虑到实际情况中基床系数的不稳定性，同时当基床系数k值采用较小值时能保证结构的安全性，本文模型中基床系数K值采用4000kN/m3。
3．位移法与MIDAS有限元分析结果对比
本文针对6.0（净跨）x5.0m（净高）整体式盖板涵（8.0m<填土高度≤10m及18.0m<填土高度≤20m）两种盖板涵进行了结果对比。
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随着底板厚度的增大（涵身厚度不变）即底板与涵身线刚度比的增大，涵台底弯矩、底板节点弯矩减小，底板跨中弯矩增大，与位移法的结论是一致的。
广东省整体式盖板涵标准化设计思路是底板跨中上缘按钢筋砼偏心受压构件、涵台底及底板节点按圬工偏心受压构件进行设计，以降低整体式盖板涵造价；根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）的承载力相关计算（式4.0.10-1或4.0.10-2）规定，圬工偏心受压构件承载力对偏心距较为敏感，弯矩的较小增值易造成台身及底板节点所需厚度产生较大增幅，鉴于此，考虑到底板跨中承载力易控制，适当增大底板与涵身线刚度比，以减小涵台底弯矩及底板节点弯矩，尽可能降低台身及底板尺寸，通过调整底板跨中上缘配筋量以满足底板跨中承载力要求，提高整体式涵洞的受力性能。
5．结论
（1）采用位移法对高填土整体式盖板涵进行了力学分析，分析结果表明：涵台底弯矩、底板节点弯矩（绝对值）随底板与涵台线刚度比的增大而减小，而底板跨中弯矩随底板与涵台线刚度比的增大而增大。
（2）采用MIDAS有限元模型对高填土整体式盖板涵进行了模拟分析，并对基床系数k值进行了参数分析，分析了基床系数对各控制截面的影响。
（3）位移法分析结果与MIDAS有限元分析结果基本吻合，验证了计算的可靠性。
（4）采用MIDAS有限元模型对底板与涵身线刚度比进行了参数分析，分析结果表明：涵台底弯矩、底板节点弯矩（绝对值）随底板与涵台线刚度比的增大而减小，而底板跨中弯矩（绝对值）随底板与涵台线刚度比的增大而增大，与位移法结论一致。
（5）采用MIDAS有限元分析软件及位移法对整体式盖板涵进行了标准化设计，并结合台身与底板线刚度比的结论，对广东省整体式盖板涵进行了优化设计，以提高整体式盖板涵受力性能，从而降低整体造价。
参考文献：
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[2]任达成, 汪海博. 高填方预制盖板涵减载措施及其效果研究.土工基础，2013，27(1): 32-34.
[3]陈宝国，洛瑞萍，孙金山. 上埋式盖板涵受力特性及影响因素研究.岩土力学学报[J]，2001，32 (1) .
[4]JTG D61-2005. 公路圬工桥涵设计规范.
论文作者:王诚
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：底板论文; 弯矩论文; 盖板论文; 位移论文; 整体式论文; 刚度论文; 节点论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;