涵洞受力特點及結構計算（ppt）

涵洞受力特特點及結構構計算第一節(jié)涵涵洞結構構計算概要要—、概述涵洞在各種種外荷載的的作用下的的內力計算算，由強度度和穩(wěn)定條條件的要求求的確定涵涵洞斷面尺尺寸，結構構及鋼筋配配筋的數(shù)量量。洞身的結構構計算：1涵洞外荷載載計算；2鋼筋混凝土土圓管涵計計算；3鋼筋混凝土土蓋板涵計計算．4鋼筋混凝土土箱涵計算算等。二、涵洞受受力特點及及受力圖式式1涵洞受力特特點1）涵洞與土土體共同承承受外荷載載涵洞除承受受填土自重重外，還承承受經(jīng)路堤堤傳送下來來的車載。。當路堤填土土高度在0．5m以上時，填填土減弱了了車輛荷載載對涵洞的的動力影響響，故一般般不計沖擊擊力。涵洞受到外外荷載一般般由涵洞洞洞身和周圍圍的土體共共同作用(明涵除外)，其承載陡陡都有所提提高。明涵，其受受力條件和和計算方法法與橋梁相相同。2）涵洞的受受力與施工工方法有關關（1）頂推法施施工為避免在涵涵洞施工中中進行大開開挖，或為為保證已成成路基生性性時用。僅在距地面面較深處取取土，施工工中被擾動動的土體僅僅限同周圍圍較近的土土體。作用于涵洞洞上部壓力力為與涵洞洞頂寬相對對應的拱內內部分的土土壓力。2)溝埋式施工工主挖方地段設置的涵洞洞一般施工時時多先挖溝槽槽，然后放放置施工涵涵管，再進進行回填?；靥顣r填填土必然要要產(chǎn)生沉降降變形，，槽壁對會會填土產(chǎn)生生摩擦力，，涵洞上的土土壓力一般般小于溝內內填土柱的的重量。(3)填埋式施工工在填方地段的涵洞，一一般是先安安裝涵洞，，然后再在在其上分層層填筑路基基。涵管兩側填填土的可壓壓縮性較剛剛性涵身的的可壓縮性性大得多。。涵洞兩側的的填土厚度度也大于管管頂填土厚厚度。涵身兩側土土顆粒的垂垂直位移大大于涵身上上部土顆粒粒的垂直位位移，從而而將產(chǎn)生方方向向下的的摩擦力。。作用于涵頂上的垂垂直土壓力力增加，除除涵頂部的的土柱質量量外，還應應包括向下下的摩擦力力，涵洞的的垂直和水水平力將逐逐漸增加加。3）涵洞的受受力與洞身身變形有關關E——管料彈性模模量ES——回填土的壓壓縮模量t——管壁厚；r——管的平均半半徑。2．在各種情情況下，涵涵洞受力及及變形圖式式情況一：涵涵洞基底變變形，未壓壓實的路堤堤沉降·由于涵頂土柱柱加涵身身自重對對基底的的壓力小小于鄰近近路堤對對基底的的壓力：①涵洞下下的基底底沉降小小于鄰近近的路堤堤下基底底的沉降降:②洞頂填填土對涵涵洞的的壓力小小于洞頂頂土柱的的重力1)柔性涵管管——四種受力力情況情況二：：涵洞基基底不變變形，而而路堤有有沉降洞頂填土土對涵洞洞的壓力力小于洞洞頂填土土土柱的的重力，，即：涵洞直徑徑豎直方方向減少少ΔD值，水平平方向增增加ΔD值。情況三：：基底變變形，但但路堤壓壓實很好好不發(fā)生生壓縮變變形此時涵洞下及及鄰近路路堤下的的基底變變形相同同，涵洞的壓壓力等于于洞頂土土柱重力力。情況四：：基底不不變形，，路堤壓壓實不好好涵洞橫向向擴大縱縱向壓縮縮（圖中中未示））2）剛性管管情況一：：涵洞基基底變形形，未壓壓實的路路堤沉降降①剛性涵洞洞的基底底壓力和和沉降，，一般較較鄰近路路堤下為為大。②填土作作用于涵涵洞上的的壓力，，大于洞洞頂土柱柱的重力力。③涵洞洞變形，，豎直方方向直徑徑減小，，水平方方向直徑徑增加。。情況二:涵洞基底底不變形形，路堤堤有沉降降①填土作作用于涵涵洞的壓壓力，大大于洞頂頂土柱的的重力。。②涵洞變變形不影影響其上上的壓力力數(shù)值。。情況三：：基底變變形，路路堤壓實實很好，，不發(fā)生生壓縮變變形。整體沉降降情況四：：基底不不變形，，涵上路路堤壓實實良好。填土對涵涵洞產(chǎn)生生的壓力力等于洞洞頂土柱柱重力結論：(1)對鉸式涵涵洞，填填土對涵涵洞的壓壓力總是是小于或或等于洞洞頂土柱柱重力；；對于剛性性涵洞，，其洞頂頂上的土土壓力總總是大于于洞頂土土柱重力力。(2)從實用角角度看，，情況一一和情況況二最為為常見；；(3)從受力的的角度看看，鉸式式體系比比剛性體體系更為為有利。。第二節(jié)涵涵洞洞土壓力力及外荷荷載計算算一、垂直直壓力1．填土對對洞頂?shù)牡拇箟毫α?)采用開槽法修建涵的公式假定管頂頂填土壓壓力一部部分由涵涵管承受受，一部部分由溝溝槽邊摩摩擦力分分擔。除無粘性的的砂及卵卵石外，槽邊邊摩擦力力頗大，，可減小小涵管的的壓力。。普通土吸水飽和和時，上述述摩擦力力或粘結結力減小小，涵洞洞所承受受的荷重重加大。。涵洞承受受的最大大荷載：：2）采用柔性圓圓管時：假定定土完全全濕潤，，無摩擦擦力：3）采用剛性圓圓管時：2．車輛貨貨載對對涵洞的的垂壓力力1）車輛荷荷載與分分布(1)車輛荷載載作用于于涵洞上上的重直直壓力與與洞頂填填土高度度、路堤堤內壓力力分布情情況有關關。計算算涵洞頂頂上車輛輛荷載引引起的豎豎向土壓壓力時，，車輛或履履帶按其其著地面面積的邊邊緣下作作30度角分布布。(2)當幾個車車輪或兩兩條壓力力擴散線線相重疊疊時，則則擴散面面積以最最外邊的的擴散線線為準。當填土厚厚度等于于或大于于4m時，亦可可按半無無限彈性性體理論論計算。。2）豎向應應力計算算（1）地面上上只一個個集中力力σv——計算某點點的豎向向應力(kh)；P——集中荷載載(kN)；H——半無限體體內某點點距地面面的深度度(m)；R——施力點與與計算點點間的距距離(m)。最大豎向向力發(fā)生生在通過過施力點點的豎軸軸上。(2)當?shù)孛孀髯饔脼榫鼐匦蚊娣e積，均布布荷載時時式中：p——矩形均布布荷載(kPa)；α——系數(shù)，由由表6-5查得，離離地面越越遠，值值越小。。二、水平平壓力1．填土產(chǎn)產(chǎn)生的水水平壓力力式中：qh——填土的重重力對涵涵洞的水水平壓力力(kPa)；γ——土的容量量(kN／m3)；h——計算截面面至路面面頂?shù)母吒叨?m)λ——側壓力系系數(shù)，按按下式計計算：φ——土的內摩摩擦角2．車輛荷荷載引起起的水平平壓力車輛荷載載引起的的土側壓壓力，可可將其換換算成等等代均布布土層厚厚計算：：γ——土的容重重(kN／m3)，B——車輛荷載載壓力分分布的計計算寬度度(m)；lo——車輛荷載載壓力分分布的計計算長度度(m)；∑G——為布置在在B*lo面積內的的車輪的的重力(kN)。車輛荷載載引起的的水平壓壓力也可可按下式式簡化計計算：第三節(jié)常常見見涵洞結結構計算算二、鋼筋筋混凝土土蓋板涵涵結構計計算包括鋼筋筋混凝土土蓋板、、涵臺、、底板和和附屬結結構的計計算。鋼筋混混凝土土蓋板板的計計算方方法1．基本本假定定1)單孔按按簡支梁梁計算，，多孔孔按連續(xù)梁梁計算；；2)蓋板的的兩端端為鉸支撐撐在臺身身上端端，臺臺身下下端與與基礎礎固結，蓋板板內力力計算算不考考慮涵涵臺傳傳來的的水平平力；；3)板的長長度與與寬度度的比比值等等于或或大于于2時，可可按簡簡支單向板板計算4)計算涵涵洞頂頂上車車輛荷荷載引引起的的豎壓壓力時時，車車輛或或履帶帶按其其著地地面積積的邊邊緣300分布。。當多多個荷荷載作作用擴擴散線線相互互重疊疊時，，以面面積最最外邊邊的擴擴散線線為準準。2．步驟驟及方方法1）初擬擬斷面面尺寸寸蓋板厚厚度、、蓋板板長度度、涵涵臺高高度、、涵臺臺寬度度以及及基礎礎、底底板尺尺寸等等。初擬尺尺寸可可參考考已有有涵洞洞的經(jīng)經(jīng)驗尺尺寸和和相關關的標標準圖圖、參參考圖圖擬定定。2)外荷載載計算算(1)恒載蓋板頂頂填土土垂直直壓力力蓋板自自重（2）車輛輛荷載載引起起的垂垂直壓壓力順板跨跨方向向的分分布寬寬度橫板跨跨方向向的分分布長長度a,b——荷載傳傳到涵涵頂?shù)牡姆植疾紝挾榷扰c長長度(m)；A1、b1——荷載作作用在在路面面的寬寬度與與長度度(m)；3）荷載載組合合及內內力（1）跨中中彎矩矩：lp——蓋板計計算跨跨徑(m)lo——蓋板凈凈跨徑徑(m)；h——蓋板厚厚度(m)。c——壓力擴擴散面面積的的長度度c=a，1+μμ——