随着公路和地下管廊建设如火如荼的进行,箱涵这一结构被大量的使用,但是传统的现浇式箱涵存在着施工周期长、结构质量难以保证、环境影响大等缺点大大制约了工程建设的进程。预制装配式箱涵作为一种新的地下结构应运而生,具有施工周期短、材料用量省、结构质量好、抵抗沉降能力强等诸多优点。预制装配式箱涵在专门的预制场进行构件预制,然后再由预制场地运输到施工现场进行现场安装和台背回填。预制装配式箱涵具有非常广阔的前景,值得我们大规模的推广。但是目前来说,预制装配式箱涵还是一种全新的结构,还没有人对这种结构进行系统全面的分析,相关的施工技术和施工方法尚属于空白。就相关设计大而言主要依靠有限元数值模拟和设计人员的设计经验进行设计,还无相关的设计规范进行指导,可供借鉴的经验少之又少。本文依托南昌至九江高速公路改扩建工程,通过理论计算、现场实验、数值分析相结合的方法,对预制装配式箱涵进行全面系统的研究,得到在分层填土作用和车辆荷载作用下预制装配式箱涵受力性能的变化规律。本文的主要工作有:(1)对预制装配式箱涵进行总体设计计算。通过结构力学方法对预制装配式箱涵进行结构简化,再根据预制装配式箱涵实际工作状态,对结构承受的荷载进行简化计算,最终得到预制装配式箱涵各结构单元受力,进行相关的配筋计算。(2)提出预制装配式箱涵全套的施工工艺和施工方法,对比分析传统的现浇式箱涵,得到各自的优缺点。通过经济技术比较,收集施工现场反馈,听取建设方意见,对预制装配式箱涵进一步优化设计和施工方法。(3)依托昌九高速改扩建工程,进行现场足尺箱涵的现场试验。通过分层填土碾压,得到动态施工过程中箱涵的各项实测数据,对于预制装配式箱涵在施工过程中箱涵土压力,箱涵应力,箱涵变形及基础沉降的相关规律。(4)基于大型有限元分析软件ANSYS进行数值模拟,建立二维平面模型和三维实体模型,三维实体模型建立三节箱涵进行实际模拟。通过二维平面,三维实体和实测数据进行对比,得到数值模拟与实际工况下受力的差异,为设计提供参考。在二维和三维对比过程中,大致变化趋势是相同的,但是个别地方差异比较大,因此对于受力复杂结构的研究,建立三维实体模型更能反映结构真实的受力状态。(5)箱涵运行过程中,受到很多种荷载的影响,包括填土压力、车辆荷载、浮力、地震等诸多因素影响。众多荷载作用中,最主要的还是填土压力和汽车荷载。通过分别布置一辆车和两辆车,将车辆布置于不同的位置上,研究车辆荷载对于预制装配式箱涵的影响。(6)重载是在预制装配式箱涵在运行中不可避免的一种荷载。重载对预制装配式箱涵的破坏性很大,通过重载加载在不同的位置上,研究重载作用下箱涵的一些典型破坏方式,为设计提供参考。