涵洞受力特点及结构计算（ppt）

涵洞受力特特点及结构构计算第一节涵涵洞结构构计算概要要—、概述涵洞在各种种外荷载的的作用下的的内力计算算，由强度度和稳定条条件的要求求的确定涵涵洞断面尺尺寸，结构构及钢筋配配筋的数量量。洞身的结构构计算：1涵洞外荷载载计算；2钢筋混凝土土圆管涵计计算；3钢筋混凝土土盖板涵计计算．4钢筋混凝土土箱涵计算算等。二、涵洞受受力特点及及受力图式式1涵洞受力特特点1）涵洞与土土体共同承承受外荷载载涵洞除承受受填土自重重外，还承承受经路堤堤传送下来来的车载。。当路堤填土土高度在0．5m以上时，填填土减弱了了车辆荷载载对涵洞的的动力影响响，故一般般不计冲击击力。涵洞受到外外荷载一般般由涵洞洞洞身和周围围的土体共共同作用(明涵除外)，其承载陡陡都有所提提高。明涵，其受受力条件和和计算方法法与桥梁相相同。2）涵洞的受受力与施工工方法有关关（1）顶推法施施工为避免在涵涵洞施工中中进行大开开挖，或为为保证已成成路基生性性时用。仅在距地面面较深处取取土，施工工中被扰动动的土体仅仅限同周围围较近的土土体。作用于涵洞洞上部压力力为与涵洞洞顶宽相对对应的拱内内部分的土土压力。2)沟埋式施工工主挖方地段设置的涵洞洞一般施工时时多先挖沟槽槽，然后放放置施工涵涵管，再进进行回填。回填时填填土必然要要产生沉降降变形，，槽壁对会会填土产生生摩擦力，，涵洞上的土土压力一般般小于沟内内填土柱的的重量。(3)填埋式施工工在填方地段的涵洞，一一般是先安安装涵洞，，然后再在在其上分层层填筑路基基。涵管两侧填填土的可压压缩性较刚刚性涵身的的可压缩性性大得多。。涵洞两侧的的填土厚度度也大于管管顶填土厚厚度。涵身两侧土土颗粒的垂垂直位移大大于涵身上上部土颗粒粒的垂直位位移，从而而将产生方方向向下的的摩擦力。。作用于涵顶上的垂垂直土压力力增加，除除涵顶部的的土柱质量量外，还应应包括向下下的摩擦力力，涵洞的的垂直和水水平力将逐逐渐增加加。3）涵洞的受受力与洞身身变形有关关E——管料弹性模模量ES——回填土的压压缩模量t——管壁厚；r——管的平均半半径。2．在各种情情况下，涵涵洞受力及及变形图式式情况一：涵涵洞基底变变形，未压压实的路堤堤沉降·由于涵顶土柱柱加涵身身自重对对基底的的压力小小于邻近近路堤对对基底的的压力：①涵洞下下的基底底沉降小小于邻近近的路堤堤下基底底的沉降降:②洞顶填填土对涵涵洞的的压力小小于洞顶顶土柱的的重力1)柔性涵管管——四种受力力情况情况二：：涵洞基基底不变变形，而而路堤有有沉降洞顶填土土对涵洞洞的压力力小于洞洞顶填土土土柱的的重力，，即：涵洞直径径竖直方方向减少少ΔD值，水平平方向增增加ΔD值。情况三：：基底变变形，但但路堤压压实很好好不发生生压缩变变形此时涵洞下及及邻近路路堤下的的基底变变形相同同，涵洞的压压力等于于洞顶土土柱重力力。情况四：：基底不不变形，，路堤压压实不好好涵洞横向向扩大纵纵向压缩缩（图中中未示））2）刚性管管情况一：：涵洞基基底变形形，未压压实的路路堤沉降降①刚性涵洞洞的基底底压力和和沉降，，一般较较邻近路路堤下为为大。②填土作作用于涵涵洞上的的压力，，大于洞洞顶土柱柱的重力力。③涵洞洞变形，，竖直方方向直径径减小，，水平方方向直径径增加。。情况二:涵洞基底底不变形形，路堤堤有沉降降①填土作作用于涵涵洞的压压力，大大于洞顶顶土柱的的重力。。②涵洞变变形不影影响其上上的压力力数值。。情况三：：基底变变形，路路堤压实实很好，，不发生生压缩变变形。整体沉降降情况四：：基底不不变形，，涵上路路堤压实实良好。填土对涵涵洞产生生的压力力等于洞洞顶土柱柱重力结论：(1)对铰式涵涵洞，填填土对涵涵洞的压压力总是是小于或或等于洞洞顶土柱柱重力；；对于刚性性涵洞，，其洞顶顶上的土土压力总总是大于于洞顶土土柱重力力。(2)从实用角角度看，，情况一一和情况况二最为为常见；；(3)从受力的的角度看看，铰式式体系比比刚性体体系更为为有利。。第二节涵涵洞洞土压力力及外荷荷载计算算一、垂直直压力1．填土对对洞顶的的垂压力力1)采用开槽法修建涵的公式假定管顶顶填土压压力一部部分由涵涵管承受受，一部部分由沟沟槽边摩摩擦力分分担。除无粘性的的砂及卵卵石外，槽边边摩擦力力颇大，，可减小小涵管的的压力。。普通土吸水饱和和时，上述述摩擦力力或粘结结力减小小，涵洞洞所承受受的荷重重加大。。涵洞承受受的最大大荷载：：2）采用柔性圆圆管时：假定定土完全全湿润，，无摩擦擦力：3）采用刚性圆圆管时：2．车辆货货载对对涵洞的的垂压力力1）车辆荷荷载与分分布(1)车辆荷载载作用于于涵洞上上的重直直压力与与洞顶填填土高度度、路堤堤内压力力分布情情况有关关。计算算涵洞顶顶上车辆辆荷载引引起的竖竖向土压压力时，，车辆或履履带按其其着地面面积的边边缘下作作30度角分布布。(2)当几个车车轮或两两条压力力扩散线线相重叠叠时，则则扩散面面积以最最外边的的扩散线线为准。当填土厚厚度等于于或大于于4m时，亦可可按半无无限弹性性体理论论计算。。2）竖向应应力计算算（1）地面上上只一个个集中力力σv——计算某点点的竖向向应力(kh)；P——集中荷载载(kN)；H——半无限体体内某点点距地面面的深度度(m)；R——施力点与与计算点点间的距距离(m)。最大竖向向力发生生在通过过施力点点的竖轴轴上。(2)当地面作作用为矩矩形面积积，均布布荷载时时式中：p——矩形均布布荷载(kPa)；α——系数，由由表6-5查得，离离地面越越远，值值越小。。二、水平平压力1．填土产产生的水水平压力力式中：qh——填土的重重力对涵涵洞的水水平压力力(kPa)；γ——土的容量量(kN／m3)；h——计算截面面至路面面顶的高高度(m)λ——侧压力系系数，按按下式计计算：φ——土的内摩摩擦角2．车辆荷荷载引起起的水平平压力车辆荷载载引起的的土侧压压力，可可将其换换算成等等代均布布土层厚厚计算：：γ——土的容重重(kN／m3)，B——车辆荷载载压力分分布的计计算宽度度(m)；lo——车辆荷载载压力分分布的计计算长度度(m)；∑G——为布置在在B*lo面积内的的车轮的的重力(kN)。车辆荷载载引起的的水平压压力也可可按下式式简化计计算：第三节常常见见涵洞结结构计算算二、钢筋筋混凝土土盖板涵涵结构计计算包括钢筋筋混凝土土盖板、、涵台、、底板和和附属结结构的计计算。钢筋混混凝土土盖板板的计计算方方法1．基本本假定定1)单孔按按简支梁梁计算，，多孔孔按连续梁梁计算；；2)盖板的的两端端为铰支撑撑在台身身上端端，台台身下下端与与基础础固结，盖板板内力力计算算不考考虑涵涵台传传来的的水平平力；；3)板的长长度与与宽度度的比比值等等于或或大于于2时，可可按简简支单向板板计算4)计算涵涵洞顶顶上车车辆荷荷载引引起的的竖压压力时时，车车辆或或履带带按其其着地地面积积的边边缘300分布。。当多多个荷荷载作作用扩扩散线线相互互重叠叠时，，以面面积最最外边边的扩扩散线线为准准。2．步骤骤及方方法1）初拟拟断面面尺寸寸盖板厚厚度、、盖板板长度度、涵涵台高高度、、涵台台宽度度以及及基础础、底底板尺尺寸等等。初拟尺尺寸可可参考考已有有涵洞洞的经经验尺尺寸和和相关关的标标准图图、参参考图图拟定定。2)外荷载载计算算(1)恒载盖板顶顶填土土垂直直压力力盖板自自重（2）车辆辆荷载载引起起的垂垂直压压力顺板跨跨方向向的分分布宽宽度横板跨跨方向向的分分布长长度a,b——荷载传传到涵涵顶的的分布布宽度度与长长度(m)；A1、b1——荷载作作用在在路面面的宽宽度与与长度度(m)；3）荷载载组合合及内内力（1）跨中中弯矩矩：lp——盖板计计算跨跨径(m)lo——盖板净净跨径径(m)；h——盖板厚厚度(m)。c——压力扩扩散面面积的的长度度c=a，1+μμ——