1、涵洞受力特點及結構計算第一節 涵洞結構計算概要、概述涵洞在各種外荷載的作用下的內力計算，由強度和穩定條件的要求的確定涵洞斷面尺寸，結構及鋼筋配筋的數量。 洞身的結構計算： 1 涵洞外荷載計算； 2 鋼筋混凝土圓管涵計算； 3 鋼筋混凝土蓋板涵計算 4 鋼筋混凝土箱涵計算等。二、涵洞受力特點及受力圖式1 涵洞受力特點1）涵洞與土體共同承受外荷載涵洞除承受填土自重外，還承受經路堤傳送下來的車載。當路堤填土高度在05m以上時，填土減弱了車輛荷載對涵洞的動力影響，故一般不計沖擊力。涵洞受到外荷載一般由涵洞洞身和周圍的土體共同作用(明涵除外)，其承載陡都有所提高。明涵，其受力條件和計算方法與橋梁相同。2

2、）涵洞的受力與施工方法有關（1）頂推法施工為避免在涵洞施工中進行大開挖，或為保證已成路基生性時用。僅在距地面較深處取土，施工中被擾動的土體僅限同周圍較近的土體。作用于涵洞上部壓力為與涵洞頂寬相對應的拱內部分的土壓力。2)溝埋式施工主挖方地段設置的涵洞一般施工時多先挖溝槽，然后放置施工涵管，再進行回填。回填時 填土必然要產生沉降 變形，槽壁對會填土產生摩擦力，涵洞上的土壓力一般小于溝內填土柱的重量。 (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。涵管兩側填土的可壓縮性較剛性涵身的可壓縮性大得多。 涵洞兩側的填土厚度也大于管頂填土厚度。涵身兩側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，除涵頂部的土柱質量外，還應包括向下的摩擦力，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 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，未壓實的路堤沉降 由于涵頂土柱加涵身自重對基底的壓力小于鄰近路堤對基底的壓力： 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，但路堤壓實很好不發生壓縮變形此時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，路堤壓實不好 涵洞橫向擴大縱向壓縮（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值。情況三：基底變形，路堤壓實很好，不發生壓縮變形。整體沉降情況四：基底不變形，涵上路堤壓實良好。

5、填土對涵洞產生的壓力等于洞頂土柱重力結論：(1)對鉸式涵洞，填土對涵洞的壓力總是小于或等于洞頂土柱重力；對于剛性涵洞，其洞頂上的土壓力總是大于洞頂土柱重力。(2)從實用角度看，情況一和情況二最為常見；(3)從受力的角度看，鉸式體系比剛性體系更為有利。第二節 涵洞土壓力及外荷載計算 一、垂直壓力1填土對洞頂的垂壓力 1)采用 開槽法 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。除無粘性的砂及卵石外，槽邊摩擦力頗大，可減小涵管的壓力。普通土吸水飽和時，上述摩擦力或粘結力減小，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：假定土完全濕潤，無摩擦力：3

6、）采用 剛性 圓管 時：2車輛貨載 對涵洞的垂壓力1）車輛荷載與分布 (1)車輛荷載作用于涵洞上的重直壓力與洞頂填土高度、路堤內壓力分布情況有關。計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時，車輛或履帶按其著地面積的邊緣下作30度角分布。 (2)當幾個車輪或兩條壓力擴散線相重疊時，則擴散面積以最外邊的擴散線為準。 當填土厚度等于或大于4m時，亦可按半無限彈性體理論計算。 2）豎向應力計算（1）地面上只一個集中力v計算某點的豎向應力(kh)； P集中荷載(kN)； H半無限體內某點距地面的深度(m)； R施力點與計算點間的距離(m)。最大豎向力發生在通過施力點的豎軸上。(2)當地面作用為矩形面積，均布

7、荷載時式中：p矩形均布荷載(kPa)； 系數，由表6-5查得，離地面越遠，值越小。二、水平壓力1填土產生的水平壓力式中：qh填土的重力對涵洞的水平壓力(kPa)； 土的容量(kNm3)； h計算截面至路面頂的高度(m) 側壓力系數，按下式計算： 土的內摩擦角2車輛荷載引起的水平壓力 車輛荷載引起的土側壓力，可將其換算成等代均布土層厚計算： 土的容重(kNm3) ， B 車輛荷載壓力分布的計算寬度(m)； lo車輛荷載壓力分布的計算長度(m)； G為布置在B*lo面積內的車輪的重力(kN)。 車輛荷載引起的水平壓力也可按下式簡化計算： 第三節 常見涵洞結構計算二、鋼筋混凝土蓋板涵結構計算包括鋼筋

8、混凝土蓋板、涵臺、底板和附屬結構的計算。 鋼筋混凝土蓋板的計算方法 1基本假定 1)單孔按簡支梁計算，多孔按連續梁計算； 2)蓋板的兩端為鉸支撐在臺身上端，臺身下端與基礎固結，蓋板內力計算不考慮涵臺傳來的水平力；3)板的長度與寬度的比值等于或大于2時，可按簡支單向板計算 4)計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎壓力時，車輛或履帶按其著地面積的邊緣300分布。當多個荷載作用擴散線相互重疊時，以面積最外邊的擴散線為準。2步驟及方法1）初擬斷面尺寸蓋板厚度、蓋板長度、涵臺高度、涵臺寬度以及基礎、底板尺寸等。 初擬尺寸可參考已有涵洞的經驗尺寸和相關的標準圖、參考圖擬定。2)外荷載計算(1)恒載 蓋板頂填土垂直壓力蓋板自重（2）車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度a,b荷載傳到涵頂的分布寬度與長度(m)；A1、b1荷載作用在路面的寬度與長度(m)；3）荷載組合及內力（1）跨中彎矩： lp蓋板計算跨徑(m) lo蓋板凈跨徑(m)；h蓋板厚度(m)。c