随着我国经济的快速发展,高速公路建设项目越来越多,涵洞也因此得到了广泛应用,现浇式涵洞结构已经不能满足实际工程的需要。与现浇式涵洞相比,预制装配式涵洞在制作源头上有效系统地控制了施工质量,减少了环境污染,有利于环境保护;而且构件机械化装配可节省人工,缩短工期,提升模板利用率,同时构件预制后要存放一定时间,安装时已有一定龄期,可减少混凝土收缩、徐变引起的变形。虽然装配式涵洞有很多优点,但是装配式涵洞种类繁多,在国内还没有进行系统的研究。本文在前人的研究基础上总结了各类涵洞的特点,并选择装配式箱涵为研究对象,设计了3种不同结构型式的装配式圆铰箱涵,通过数值模拟分析计算,比较分析不同结构型式装配式圆铰箱涵的力学性能,选择了受力性能最合理的装配式圆铰箱涵。对装配式圆铰箱涵进行施工全过程模拟,更加精确的了解装配式圆铰箱涵在实际施工过程中的受力响应情况。本文主要研究工作包括以下几方面:(1)归纳国内现有涵洞结构类型,对比分析各种装配式涵洞的优缺点,选择装配式箱涵为研究对象。总结各种装配式箱涵的结构特点,提出上下拼装式箱涵这种新型的结构,并对比分析国内外涵洞各单元设计尺寸参数,拟定装配式箱涵各单元研究尺寸,并对涵洞各单元纵、横向连接方法,进出口构造等细部构造进行了研究。设计了3种不同结构型式的装配式圆铰箱涵,即拼装高度分别为4H/8、5H/8、6H/8的圆铰式箱涵。(2)基于非线性分析理论,考虑钢筋混凝土结构中材料非线性及圆铰式箱涵结构中边界非线性的特征,运用ANSYS有限元分析软件建立了3种不同结构型式圆铰式箱涵的三维有限元模型。将有限元计算所得的数据进行对比分析,研究不同形式的装配式箱涵的力学性能分析,研究发现5H/8高圆铰式箱涵是受力性能最合理的箱涵结构形式。(3)应用ANSYS有限元数值模拟手段,建立5H/8高圆铰式箱涵的涵-土接触实体有限元分析模型,并运用单元“生死”功能来模拟装配式箱涵的施工全过程,然后对装配式箱涵在施工过程中的变形情况和应力大小及分布进行分析。