《涵洞设计细则讨论》PPT课件.ppt

公路涵洞设计细则 解释 冯忠居教授长安大学二零零七年九月 讨论 一 关于涵顶土压力1 一般填土和高填土的判定 若0 1 0 2 按高填土 否则 按一般填土 2 填埋涵洞受力机理1 病害成因分析涵洞产生病害的主要原因有 涵洞承受的土体压力估算不当 涵洞 填土体与地基共同工作机理认识不清 建立在没有考虑涵洞与填土体及地基共同工作机理上的涵洞土压力取值及没有考虑变形协调条件下的承载力设计值使涵洞结构计算方法不合理 涵洞的设计和勘察标准较低 据了解一般涵洞设计时基本上没有工程地质勘察资料 仅有少量的地形测绘资料 使涵洞的地基与基础设计带有很大的盲目性 涵洞的施工工艺与方法不合理 施工质量检测标准和控制方法不到位 有些涵洞在搭上盖板后未填土就作为运输通道用 这样就有可能在顶部未填土前结构被压破坏 2 机理分析 图1涵洞结构物受力机理分 涵洞的埋设方式 大致分为上埋式 沟埋式二种 埋设方式不同 其受力情况和涵洞上土压力的计算方法也不同 在实际工程中 由于埋设涵洞的地形 环境与要求不同 可能采用沟埋式 也可能采用上埋式 还可能被埋设在狭窄的天然冲沟内 在典型的沟埋式情况下 当沟槽内填土固结下沉时 必然遇到两侧未扰动土体的阻抗 亦即槽壁将对填土部分产生向上的摩阻力 剪力 使涵洞填土中产生拱效应 但与此同时 由于涵洞的刚度大于填土的刚度 加之涵洞侧向回填土不易密实 导致涵洞顶土体应力集中 所以 沟埋式涵洞土压力将受到两个不同方面的制约 在上埋式涵洞情况下 由于涵洞与两侧填土变形性质的差别 使得两侧填土相对于洞顶内土柱产生向下的相对位移 在洞顶平面上内外土柱间产生正的沉降差 从而导致洞顶土体应力集中 使洞顶土压力大于土柱压力 冲沟地形中埋设结构物的情况如图1所示 对于这种情况 若坡角 沟 坡与地面的夹角 90 而沟底宽B从小到大变化 或者沟底宽B为一较小的定值 而坡角 从90 到0 变化 便可反映出从典型的沟埋式逐渐变化成典型的上埋式的一系列过渡情况下的地形条件 因此 沟埋式和上埋式的地形条件可以看作是沟谷地形的两种特殊形式 在图1所示埋设涵洞结构物的情况下 一方面 沟坡具有阻止外土柱固结下沉的效应 由于沟坡的影响一直延伸到填土表面 使内土柱相对于外土柱有下移趋势 外土柱通过与内土柱的交接处 实际上是 通过土粒间的摩阻力传递的 对内土柱产生一种向上的摩阻力 这就使内土柱重量不致全部传递到涵洞上 另一方面 涵洞侧向填土也要产生压缩变形 使涵洞顶平面产生沉降差 外土柱相对于内土柱又有下移的趋势 但这种趋势不一定能延伸到填土表面 于是 外土柱重量向内土柱转嫁 从而使洞顶土压力增大 因此 在对沟谷地形中修筑涵洞的情况 必须从沟坡和洞顶平面沉降差两方面反映各因素对土压力的影响 3 确保路基中涵洞结构物受力合理的有效措施 利用天然冲沟地形天然冲沟中埋设涵洞结构物 其边坡对涵洞的受力具有明显的减荷作用 这种作用随路基填土的压实程度和碾压机械的动力效应的增强而减弱 所以冲沟边坡在涵洞的施工中予以充分保留 并严格按照设计要求回填 否则将会导致涵洞顶土压力的增大或出现偏载现象 采取减荷措施在涵洞顶上采取铺筑柔性材料的减压措施 将会大大减小土压力 而且还可以改善涵洞周围土压力分布 有利于结构的受力 在高等级公路高填土中埋设涵洞的情况 这种方法将更具有实际意义 中松侧实法该种方法是根据涵洞顶土体的变形机理 使涵洞顶填土的压实度小于涵洞两侧填土的压实度 这样当土体在固结变形的过程中 涵洞顶土体的变形将大于两侧土体的变形量 从而使涵洞顶填土的质量转嫁给两侧的填土 减小作用在涵洞结构物上的土压力 达到减荷的目的 事实上 为了使路基填土压实质量标准一致和确保压实质量 也可以在涵洞施工时不改变填土的压实度 而是通过增加涵洞侧墙的高度 使涵洞顶填土在变形 中将一部分重量转嫁给侧墙 减少作用在涵洞结构物上的土压力 地基的处理前已述及 根据现有的调查资料分析结果表明 对于在公路路基中埋设涵洞结构物的地基处理 不能按照象处理修筑其它结构物地基的方法一样来千篇一律地照抄照搬 而是应根据实际情况 对地基进行适当处理 允许地基在运营中有适量的变形 从而减弱了作用在涵洞顶上的土压力 使涵洞结构物不会出现开裂现象 同时也可 使涵洞顶路面结构物受到一定的保护和涵洞两头的跳车病害相对减弱 3 高填涵洞设计荷载高填土情况下 土压力作为涵洞结构设计的控制荷载 其计算需考虑填土的类别 涵洞结构型式 地形地貌特征 如图a b c 地基处治技术 如图d 施工工艺与施工技术等因素 二 关于地基与基础1 类型2 选取考虑的因素涵洞基础一般可分为有基