涵洞作为公路工程的重要组成部分,一直都是国内外学者研讨的重要内容。其中,上埋式涵洞的土压力计算理论向来都是涵洞领域众多学者们研究的核心内容。为得到涵顶土压力的计算方法以及最佳减载方案,本文开展了两个室内模型试验,分别为涵洞EPS板减载模型试验和铝棒相似土涵洞沉降模型试验。涵洞EPS板减载模型试验是填料为砂土的涵洞模型试验。试验研究了涵顶铺设不同厚度和层数EPS板后的减载效果,以及柔性涵洞和刚性涵洞在不同工况下的涵周土压力和填土位移的分布及变化规律。铝棒相似土涵洞沉降模型试验是填料为三种不同粒径的铝棒混合进行人工沉降的模型试验。试验研究了填土在不同相对下沉量Δs和不同的填料高度H下的土拱演化规律,得到了填土内部土拱效应的形态和高度,以及涵顶填土等沉面高度的变化规律,并提出了考虑土拱效应的涵顶垂直土压力计算方法。通过模型试验与理论分析得出主要结论如下:(1)在涵顶铺设EPS板厚度之和相同的情况下,分两层铺设EPS板的减载效果优于仅铺设单层。在每层EPS板厚度相同的情况下,分两层铺设EPS板的减载效果同样优于单层和多层。相对于刚性涵洞,柔性涵洞自带一定的减载效果。(2)涵顶的土拱随着内外土柱相对沉降量以及填土高度的变化而变化,在此过程中涵顶及两侧填土中会形成三个形状不一的椭圆形土拱。由于内外土柱发生的相对位移而产生滑动破坏,涵顶土拱左右会形成与之相切的两个倾斜剪切面,涵顶土拱上方会形成一个等沉面,两个倾斜剪切面与一个等沉面围成了一块梯形土拱区域。伴随着土拱形状的变化,剪切面的倾斜角度和等沉面高度也是随之变化的。(3)根据涵洞EPS板减载模型试验取得的数据,通过回归分析拟合出非线性土压力计算公式,并与现行的上埋式涵洞土压力计算公式进行了比较,得出非线性土压力计算方法算得的土压力值与工程实际更相近。根据铝棒相似土涵洞沉降模型试验的结果,进行了涵顶土拱效应的阶段性分析,研究涵顶土拱在不同阶段时涵顶土压力的计算方法。研究结果可为涵顶土压力计算提供参考。