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中、小桥及涵洞是高速公路工工程的重要组成部分之一,但涵洞结构存在着施工繁琐、耐久性差、跨径偏小以及高填方土下长期经济效益差等问题,采用固有的结构形式和结构材料不能从根本上解决这一问题。本文提出一种净跨径8m以上的UHPC-NC组合式盖板涵结构。该结构能在不明显增加结构造价的情况下,有效提高结构抗裂性能,使其能适应更大的跨度和填土高度;并且使用预制UHPC倒“T”型梁作为底模,施工便利、快捷。本文阐述了组合式盖板涵的设计流程,并为验证其可行性,进行了 1:1足尺模型试验和Abaqus有限元模型对比分析,并讨论了组合结构存在的收缩、徐变效应作用下的应力重分布问题,最后采用粒子群优化算法对不同填土高度的情况进行截面尺寸和截面配筋优化,并对高填方土时可能产生的土拱效应进行了 Ansys有限元分析,得出的主要工作和结论汇总如下:(1)完成了一片足尺模型试验梁的弯曲加载试验,得到了加载全过程的主要试验结果。试验结果表明:试验梁在设计荷载的裂缝宽度仅为0.03mm,小于0.05mm的设计要求,开裂性能良好;同时试验梁在加载最后阶段表现出极强的延性特性,展现了 UHPC优良的力学特性。(2)通过Abaqus有限元分析模拟试验梁加载全过程,并进行数据对比得到了很好的结果,证明这种模拟方法能很好地辅助设计。(3)基于平截面假定,计算了 UHPC-NC组合式盖板涵结构在收缩、徐变效应共同作用下的结构自身应力重分布,并与Midas Civil有限元计算结果对比,吻合较好,并得出了 UHPC下缘应力随着UHPC长期徐变系数取值的增加和加载龄期的推迟而减小。(4)使用条带法计算组合结构受力全过程中钢筋应力随荷载的变化曲线,通过钢筋应力进而求出UHPC裂缝宽度,计算值可以作为设计阶段正常使用阶段验算的依据。(5)基于粒子群优化算法,针对不同填土高度对截面尺寸和截面配筋进行优化设计,得到了相应高度下的结构形式,为设计提供了一定的参考价值。利用Ansys软件中的D-P模型模拟高填方土时可能出现的土拱效应,得到了针对此种结构形式下出现土拱效应的最小填土高度为15m。