涵洞受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)計(jì)算（ppt）

1、涵洞受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)計(jì)算第一節(jié) 涵洞結(jié)構(gòu)計(jì)算概要、概述涵洞在各種外荷載的作用下的內(nèi)力計(jì)算，由強(qiáng)度和穩(wěn)定條件的要求的確定涵洞斷面尺寸，結(jié)構(gòu)及鋼筋配筋的數(shù)量。 洞身的結(jié)構(gòu)計(jì)算： 1 涵洞外荷載計(jì)算； 2 鋼筋混凝土圓管涵計(jì)算； 3 鋼筋混凝土蓋板涵計(jì)算 4 鋼筋混凝土箱涵計(jì)算等。二、涵洞受力特點(diǎn)及受力圖式1 涵洞受力特點(diǎn)1）涵洞與土體共同承受外荷載涵洞除承受填土自重外，還承受經(jīng)路堤傳送下來(lái)的車(chē)載。當(dāng)路堤填土高度在05m以上時(shí)，填土減弱了車(chē)輛荷載對(duì)涵洞的動(dòng)力影響，故一般不計(jì)沖擊力。涵洞受到外荷載一般由涵洞洞身和周?chē)耐馏w共同作用(明涵除外)，其承載陡都有所提高。明涵，其受力條件和計(jì)算方法與橋梁相同。2

2、）涵洞的受力與施工方法有關(guān)（1）頂推法施工為避免在涵洞施工中進(jìn)行大開(kāi)挖，或?yàn)楸ＷC已成路基生性時(shí)用。僅在距地面較深處取土，施工中被擾動(dòng)的土體僅限同周?chē)^近的土體。作用于涵洞上部壓力為與涵洞頂寬相對(duì)應(yīng)的拱內(nèi)部分的土壓力。2)溝埋式施工主挖方地段設(shè)置的涵洞一般施工時(shí)多先挖溝槽，然后放置施工涵管，再進(jìn)行回填?；靥顣r(shí) 填土必然要產(chǎn)生沉降 變形，槽壁對(duì)會(huì)填土產(chǎn)生摩擦力，涵洞上的土壓力一般小于溝內(nèi)填土柱的重量。 (3)填埋式施工在填方地段的涵洞，一般是先安裝涵洞，然后再在其上分層填筑路基。涵管兩側(cè)填土的可壓縮性較剛性涵身的可壓縮性大得多。 涵洞兩側(cè)的填土厚度也大于管頂填土厚度。涵身兩側(cè)土顆粒的垂直位移大于涵

3、身上部土顆粒的垂直位移，從而將產(chǎn)生方向向下的摩擦力。作用于涵頂上的垂直土壓力增加，除涵頂部的土柱質(zhì)量外，還應(yīng)包括向下的摩擦力，涵洞的垂直和水平力將逐漸 增加。3）涵洞的受力與洞身變形有關(guān) E管料彈性模量ES回填土的壓縮模量 t管壁厚； r管的平均半徑。2在各種情況下，涵洞受力及變形圖式情況一：涵洞基底變形，未壓實(shí)的路堤沉降 由于涵頂土柱加涵身自重對(duì)基底的壓力小于鄰近路堤對(duì)基底的壓力： 涵洞下的基底沉降小于鄰近的路堤下基底的沉降:洞頂 填土對(duì)涵洞 的壓力小于洞頂土柱的重力1)柔性涵管四種受力情況情況二：涵洞基底不變形，而路堤有沉降洞頂填土對(duì)涵洞的壓力小于洞頂填土土柱的重力，即：涵洞直徑豎直方向減

4、少 D值，水平方向增加D值。情況三：基底變形，但路堤壓實(shí)很好不發(fā)生壓縮變形此時(shí)涵洞下及鄰近路堤下的基底變形相同，涵洞的壓力等于洞頂土柱重力。情況四：基底不變形，路堤壓實(shí)不好 涵洞橫向擴(kuò)大縱向壓縮（圖中未示）2）剛性管 情況一：涵洞基底變形，未壓實(shí)的路堤沉降剛性涵洞的基底壓力和沉降，一般較鄰近路堤下為大。填土作用于涵洞上的壓力，大于洞頂土柱的重力。 涵洞變形，豎直方向直徑減小，水平方向直徑增加。 情況二: 涵洞基底不變形，路堤有沉降填土作用于涵洞的壓力，大于洞頂土柱的重力。涵洞變形不影響其上的壓力數(shù)值。情況三：基底變形，路堤壓實(shí)很好，不發(fā)生壓縮變形。整體沉降情況四：基底不變形，涵上路堤壓實(shí)良好。

5、填土對(duì)涵洞產(chǎn)生的壓力等于洞頂土柱重力結(jié)論：(1)對(duì)鉸式涵洞，填土對(duì)涵洞的壓力總是小于或等于洞頂土柱重力；對(duì)于剛性涵洞，其洞頂上的土壓力總是大于洞頂土柱重力。(2)從實(shí)用角度看，情況一和情況二最為常見(jiàn)；(3)從受力的角度看，鉸式體系比剛性體系更為有利。第二節(jié) 涵洞土壓力及外荷載計(jì)算 一、垂直壓力1填土對(duì)洞頂?shù)拇箟毫?1)采用 開(kāi)槽法 修建涵的公式假定管頂填土壓力一部分由涵管承受，一部分由溝槽邊摩擦力分擔(dān)。除無(wú)粘性的砂及卵石外，槽邊摩擦力頗大，可減小涵管的壓力。普通土吸水飽和時(shí)，上述摩擦力或粘結(jié)力減小，涵洞所承受的荷重加大。涵洞承受的最大荷載：2）采用 柔性 圓管 時(shí)：假定土完全濕潤(rùn)，無(wú)摩擦力：3

6、）采用 剛性 圓管 時(shí)：2車(chē)輛貨載 對(duì)涵洞的垂壓力1）車(chē)輛荷載與分布 (1)車(chē)輛荷載作用于涵洞上的重直壓力與洞頂填土高度、路堤內(nèi)壓力分布情況有關(guān)。計(jì)算涵洞頂上車(chē)輛荷載引起的豎向土壓力時(shí)，車(chē)輛或履帶按其著地面積的邊緣下作30度角分布。 (2)當(dāng)幾個(gè)車(chē)輪或兩條壓力擴(kuò)散線(xiàn)相重疊時(shí)，則擴(kuò)散面積以最外邊的擴(kuò)散線(xiàn)為準(zhǔn)。 當(dāng)填土厚度等于或大于4m時(shí)，亦可按半無(wú)限彈性體理論計(jì)算。 2）豎向應(yīng)力計(jì)算（1）地面上只一個(gè)集中力v計(jì)算某點(diǎn)的豎向應(yīng)力(kh)； P集中荷載(kN)； H半無(wú)限體內(nèi)某點(diǎn)距地面的深度(m)； R施力點(diǎn)與計(jì)算點(diǎn)間的距離(m)。最大豎向力發(fā)生在通過(guò)施力點(diǎn)的豎軸上。(2)當(dāng)?shù)孛孀饔脼榫匦蚊娣e，均布

7、荷載時(shí)式中：p矩形均布荷載(kPa)； 系數(shù)，由表6-5查得，離地面越遠(yuǎn)，值越小。二、水平壓力1填土產(chǎn)生的水平壓力式中：qh填土的重力對(duì)涵洞的水平壓力(kPa)； 土的容量(kNm3)； h計(jì)算截面至路面頂?shù)母叨?m) 側(cè)壓力系數(shù)，按下式計(jì)算： 土的內(nèi)摩擦角2車(chē)輛荷載引起的水平壓力 車(chē)輛荷載引起的土側(cè)壓力，可將其換算成等代均布土層厚計(jì)算： 土的容重(kNm3) ， B 車(chē)輛荷載壓力分布的計(jì)算寬度(m)； lo車(chē)輛荷載壓力分布的計(jì)算長(zhǎng)度(m)； G為布置在B*lo面積內(nèi)的車(chē)輪的重力(kN)。 車(chē)輛荷載引起的水平壓力也可按下式簡(jiǎn)化計(jì)算： 第三節(jié) 常見(jiàn)涵洞結(jié)構(gòu)計(jì)算二、鋼筋混凝土蓋板涵結(jié)構(gòu)計(jì)算包括鋼筋

8、混凝土蓋板、涵臺(tái)、底板和附屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算。 鋼筋混凝土蓋板的計(jì)算方法 1基本假定 1)單孔按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，多孔按連續(xù)梁計(jì)算； 2)蓋板的兩端為鉸支撐在臺(tái)身上端，臺(tái)身下端與基礎(chǔ)固結(jié)，蓋板內(nèi)力計(jì)算不考慮涵臺(tái)傳來(lái)的水平力；3)板的長(zhǎng)度與寬度的比值等于或大于2時(shí)，可按簡(jiǎn)支單向板計(jì)算 4)計(jì)算涵洞頂上車(chē)輛荷載引起的豎壓力時(shí)，車(chē)輛或履帶按其著地面積的邊緣300分布。當(dāng)多個(gè)荷載作用擴(kuò)散線(xiàn)相互重疊時(shí)，以面積最外邊的擴(kuò)散線(xiàn)為準(zhǔn)。2步驟及方法1）初擬斷面尺寸蓋板厚度、蓋板長(zhǎng)度、涵臺(tái)高度、涵臺(tái)寬度以及基礎(chǔ)、底板尺寸等。 初擬尺寸可參考已有涵洞的經(jīng)驗(yàn)尺寸和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)圖、參考圖擬定。2)外荷載計(jì)算(1)恒載 蓋板頂填土垂直壓力蓋板自重（2）車(chē)輛荷載引起的垂直壓力 順板跨方向的分布寬度 橫板跨方向的分布長(zhǎng)度a,b荷載傳到涵頂?shù)姆植紝挾扰c長(zhǎng)度(m)；A1、b1荷載作用在路面的寬度與長(zhǎng)度(m)；3）荷載組合及內(nèi)力（1）跨中彎矩： lp蓋板計(jì)算跨徑(m) lo蓋板凈跨徑(m)；h蓋板厚度(m)。c