相比于传统的圬工和钢筋混凝土管等刚性管涵,钢波纹管和HDPE波纹管等柔性管涵具有造价低、施工快、质量可靠、重量轻、耐久性强、结构受力合理等优势。由于在理论和技术方面存在的不确定性因素较多,目前柔性管涵在国内外的研究和应用还不够系统深入,对不同类型柔性管涵土-结相互作用规律的对比研究还没有开展。本文采用现场试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,对不同类型柔性管涵的土-结相互作用特点和受力性能进行研究。主要研究内容和成果如下:(1)从钢波纹管和HDPE波纹管的材料特性出发,结合场地覆土模型试验结果,对比研究了不同类型柔性管涵的受力特点。两种柔性管涵在施工过程中均表现出“先上拱后下挠”的变形规律,荷载作用下柔性管涵趋于环压状态,结构的最不利受力状态可能出现在施工过程中。相比于钢波纹管,HDPE波纹管的柔性更大,柔性较大的管涵更倾向于将荷载扩散到管侧土体。(2)结合柔性管涵的土-结相互作用特点和相关计算理论,分析了影响柔性管涵受力性能的关键因素。土拱效应使柔性管涵周围的土压力重新分布,在管涵上部形成有利土拱的必要条件是管顶上方内土柱的沉降量大于管顶两侧外土柱沉降量,形成负沉降差,当荷载条件相同时,管土相对刚度是影响柔性管涵土压力和变形的主要因素。(3)应用ABAQUS建立了考虑柔性管涵施工过程的有限元模型,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模型的有效性,通过参数分析研究了管土相对刚度对柔性管涵受力性能的影响规律。柔性管涵的变形、竖向土压力和应力均随回填土压实度的增大而减小,在保证压实度和覆土厚度的前提下,柔性管涵以受环压为主,变形不再成为承载能力的主要制约条件。管径对柔性管的环刚度影响较大,对于管径较大的柔性管,有必要通过增大波高或壁厚等方式提高管的整体刚度。当覆土厚度相同时,不同环刚度柔性管涵的承载能力相差较大,过大或过小的环刚度都可能在结构中产生较大应力。(4)根据柔性管涵的土-结相互作用特点和受力性能规律,从刚度选择和回填施工两方面考虑柔性管涵的优化设计,提出了柔性管涵的刚度选择方法和施工注意事项。