涵洞结构计算提示

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作用于涵洞上的荷载有：填土压力(垂直土压力和水平土压力)、内外水压力、洞身自重以及填土上的活荷载(如路下涵)等。

填土压力是涵洞的主要荷载，其大小除与填土高度和土壤性质有关外，还与施工方法、洞身刚度有关。洞顶填土方式主要有上埋式和沟埋式两种。

(一)上埋式填土压力计算

1．垂直土压力按下式计算：

P=K_sγ_sHD₁(kN／m) (2－7－46)

式中 H——洞顶以上填土高度(m)

γ_s——填土重度(kN／m³)

D₁——涵洞外轮廓宽度(m)

K_S——系数，可按表2－7－20查用

表2－7－20 系数K_s值

2．水平土压力按下式计算：

P_y=ξγ_sH₁ (2－7－47)

式中 P_y——计算截面处的水平土压力(kPa)

H₁——填土顶面至计算截面的高度(m)

ξ——系数，对一般砂性土或较干的粘土可采用0．35～0．45，当填土含水量较大时可提高到0．5～0．55。

矩形涵洞的水平土压力P_y分布呈梯形；圆形涵洞的土压力P可近似地采用矩形，即用管中心处的土压强；分别见图2－7－44a、b。

图2－7－44 水平土压力计算图形

(二)沟埋式填土压力计算

1．垂直土夯实较差，B－D₁＜2m时，涵洞每米洞长上的垂直土压力为：

P=K_gγ_sHB (kgf／m) (2－7－48)

式中 B——沟槽宽度(m)

H——涵管顶面至地面的高度(m)

K_g——沟埋式回填土垂直土压力系数，可按填土种类由表2－7－21查出K_g的曲线编号，再从图2－7－45中曲线查得。

表2－7－21 各种土壤K_g曲线编号

图2－7－45 沟埋式回填土垂直土压力系数K_s曲线

2．当填土压实良好，B-D₁＞2m时，涵洞每米洞长上的垂直土压力为：

当沟槽为梯形断面(图2－7－46)时，垂直土压力仍按上式计算，仅将式中槽宽B改用洞顶处的槽宽B_o；查K_g值时，将H／B改用H／B_o值(B_o为距地面H／2处的槽宽)。如沟槽过宽，按上式求得的土压力值较上埋式计算数值大时，应取用上埋式公式(2－7－46)计算的数值。

图2－7－46 沟埋式土压力计算示意

3．水平土压力，当B_O－D₁＞2m时，水平土压力与上埋式相同，即按式(2－7－47)计算。当B－D₁≤2m时，则应乘以局部作用系数K_n。K_n的计算式为：

(三)盖板式涵洞

盖板按简支梁计算。对于整体式底板，将侧墙与底板视做一个整体结构，将顶部与盖板作为铰接，进行计算；对于分离式底板，侧墙一般按挡土墙计算，也可将盖板及底板作为支承，按简支梁计算。

(四)箱型涵洞

钢筋混凝土箱涵，按四边封闭的框架，采用力矩分配法计算，较为简便。地基反方可简化为均布荷载。

(五)拱形涵洞

根据拱圈构造与侧墙底板连接型式的不同，采用不同方法进行计算：无铰拱按弹性中心法或压力线法计算；整体式底板和侧墙，按整体式结构计算；分离式底板，侧墙通常按重力式挡土墙计算；考虑到顶拱推力和底板的支承作用，侧墙可按轻台拱桥计算；底拱可根据构造按无铰拱或两铰拱计算。地基反力可简化为均布荷载。