孟庆达,陈保国,王程鹏,闫腾飞

(中国地质大学(武汉) 工程学院，湖北 武汉 430074)

涵洞在公路和铁路建设中有着重要的地位，其应用非常广泛。现行的JTG D60-2015《公路桥涵设计通用规范》[1]采用“土柱法”计算涵顶土压力，但这种方法忽视了涵-土刚度差异引起的涵顶土压力集中，使得很多高填方涵洞的设计荷载小于实际所受的竖向土压力，造成涵洞病害。JTG/T D65-04-2007《公路涵洞设计细则》[2]和TB 10002-2017《铁路桥涵设计基本规范》[3]采用“集中系数法”计算涵顶土压力，该方法虽然考虑了涵顶应力集中现象，且简单易用，但仍未能清晰反映出涵洞荷载的传递机理。

关于涵顶竖向土压力的理论研究 ，国内外已取得了许多成果。Marston等[4]基于散体材料极限平衡法，得出了Marston公式。Spangler[5]在其基础上提出了等沉面的概念。曾国熙[6]考虑了填土粘聚力的影响，对Marston公式进行了修正。顾安全[7]将涵洞看作倒置在弹性地基上的刚性基础，类似于条形基础沉降计算的弹性半空间无限体假设，推得涵顶土压力计算式。郑俊杰等[8]基于顾安全模型，考虑了涵顶内外土柱之间的摩擦作用使得台背竖向土压力小于其上填土自重荷载，提出了修正后的顾安全公式。

在涵洞减载措施的理论和试验研究方面，王晓谋等[9,10]通过现场试验研究了采用EPS板、松砂及松土作为柔性材料的高填方拱涵的减载效果，并建立了减载条件下涵洞竖向土压力计算模型。McGuigan等[11,12]通过模型试验和数值模拟，比较了有无减载材料情况下单室涵洞和双室涵洞顶部、侧墙及底部的土压力情况。……