桥梁公路工程-涵洞受力特点及结构计算专题
加_第六章__涵洞结构计算详解
情况四：基底不变形，路堤压实不好
涵洞横向扩大纵向压缩（图中未示）
PZ PB F
PZ PB F
2）刚性管
情况一：涵洞基底变形，未压实的路堤沉降
①刚性涵洞的基底压力和沉降，一般较邻近路堤 下为大。 ②填土作用于涵洞上的压力，大于洞顶土柱的重 力。
PZ PB F
③ 涵洞变形，竖直方向直径减小，水平方向直 径增加。
3）荷载组合及内力
（1）跨中弯矩：
lp——盖板计算跨径(m) lo——盖板净跨径(m)； h——盖板厚度(m)。
1 2 M 恒 ( g g z )l p 8 l p l0 h
M活
pc c (l p )(1 ) 4 2
c——压力扩散面积的长度c =a， 1+μ——冲击系数，按规范取用。
情况二: 涵洞基底不变形，路堤有沉降 ①填土作用于涵洞的压力，大于洞顶土 柱的重力。 ②涵洞变形不影响其上的压力数值。
情况三：基底变形， 路堤压实很好，不发 生压缩变形。
整体沉降
情况四：基底不变形， 涵上路堤压实良好。 填土对涵洞产生的压 力等于洞顶土柱重力
结论：
(1)对铰式涵洞，填土对涵洞的压力总是 小于或等于洞顶土柱重力；对于刚性涵 洞，其洞顶上的土压力总是大于洞顶土 柱重力。 (2)从实用角度看，情况一和情况二最为 常见； (3)从受力的角度看，铰式体系比刚性体 系更为有利。
第六章 涵洞结构计算
第一节 涵洞结构计算概要 —、概述
涵洞在各种外荷载的作用下的内力计算，由强度和稳定条 件的要求的确定涵洞断面尺寸，结构及钢筋配筋的数量。
洞身的结构计算： 1 涵洞外荷载计算； 2 钢筋混凝土圆管涵计算； 3 钢筋混凝土盖板涵计算． 4 钢筋混凝土箱涵计算等。
涵洞结构计算详解ppt课件
假定管顶填土压力一部分由涵管承受，一部分由沟槽边 摩擦力分担。
除无粘性的砂及卵石外，槽边摩擦力颇大，可减小涵管 的压力。
普通土吸水饱和时，上述摩擦力或粘结力减小，涵洞所 承受的荷重加大。
涵洞承受的最大荷载：
gv C B2
涵身两侧土颗粒的垂直位移大于涵身上部土颗粒的垂直位 移，从而将产生方向向下的摩擦力。
作用于涵顶上的垂直土压力增加，除涵顶部的土柱质量外， 还应包括向下的摩擦力，涵洞的垂直和水平力将逐渐 增加。
5
3）涵洞的受力与洞身变形有关
柔性管 E ( t )3 1 ES r
刚性管 E ( t )3 1 ES r
第六章 涵洞结构计算
第一节 涵洞结构计算概要 —、概述
涵洞在各种外荷载的作用下的内力计算，由强度和稳定条 件的要求的确定涵洞断面尺寸，结构及钢筋配筋的数量。
洞身的结构计算：
1 涵洞外荷载计算；
2 钢筋混凝土圆管涵计算；
3 钢筋混凝土盖板涵计算．
4 钢筋混凝土箱涵计算等。
1
二、涵洞受力特点及受力图式
再进行回填。 回填时 填土必然要产生沉降 变形，槽壁对会
填土产生摩擦力，涵洞上的土压力一般小于沟 内填土柱的重量。
4
(3)填埋式施工
在填方地段的涵洞，一般是先安装涵洞，然后再在其上分 层填筑路基。
涵管两侧填土的可压缩性较刚性涵身的可压缩性大得多。 涵洞两侧的填土厚度也大于管顶填土厚度。
2
2）涵洞的受力与施工方法有关
（1）顶推法施工 为避免在涵洞施工中进行大开挖，
或为保证已成路基生性时用。 仅在距地面较深处取土，施工中被
扰动的土体仅限同周围较近的土体。 作用于涵洞上部压力为与涵洞顶宽
工程制图--道路、桥梁、涵洞、隧道工程图
路中心线
公路
水准点 导线点 交角点
编号 高程
大车道
编号 高程
桥梁及隧道
JD编号
水沟
铁路
河流
房屋 高压电线 低压电线
通讯线 水田
图例
独立 连片
4
路线平面图中的常用图例
（摘自《道路工程制图标准》（GB 50162—92）
名称
旱田
菜地 水库 鱼塘 坎
晒谷坪
图例
塘 谷
名称 图例 名称 图例
用材林
坟地
围墙 堤
公里桩
里程 数 K49+7
00
百米桩 百米桩
里程 数 K50+4
00
沿前进方向的右侧在公里桩中间，每隔100m 以垂直路线的细实线设百米桩。百米数值注写 在细短线的端部且字头朝向上方。
12
平(面)曲线
交角 点
曲线中 点
路线部分： 曲线表：当路线转弯时，要标注路线转折的顺 序编号，即交角点编号，并列出曲线表。
填
挖
凸竖曲 线
竖曲线
地面 线
地
面
高
地质概
程
况
设计高 程
路线纵向设 计线
里
程
桩
号
直线及平曲线
19
三、路基横断面图
路基横断面图是在路线中心桩处垂直于路线中心线的断 面图。
主要用于表达各中心桩处地面横向起伏状况、设计路 基的断面形状、填挖高度、边坡坡长等的形状和尺寸。 路基横断面图作用
路基横断面图提供计算填挖土石方的数据资料和路基 施工的依据。
变压器 经济林
油茶
路堑 小路
等高线 石材陡崖
5
路线平面图中常用的符号
涵洞受力分析
涵洞受力分析
机车可拉75吨(75*9.8=735千牛)机车自重10吨(10*9.8=98千牛)共重833千牛。
不考虑火车动荷载，
1.土地回填可以上部里均匀分布在一个面上,土回填少了,局部积压可以是土体外移时,后土体达不到分压作用。
道砟下部压碎代替土，浪费了道砟。
2.如果圆管涵洞做如下：
均布荷载为833/3*3=92.56千牛每平米。
下部考虑涵洞自重为833/3*2=138.33千牛每平米。
影响地基稳定性，可能产生涵洞下沉。
3.我们采取地无基础涵洞规范要求为砂垫层，或碎石垫层。
还有涵管受力特点为
平行力混凝土过薄是侧面混凝土，是受力失衡，可以用三七灰土回填，方可受力分散。
公路桥梁、涵洞工程标准施工技术(图文版)
《公路桥梁、涵洞工程标准施工技术》目录第一节桥梁、涵洞施工技术标准 (2)第二节桥梁下部结构施工技术 (4)第三节桥梁上部结构施工技术 (26)第四节大跨径桥梁施工 (48)第五节涵洞工程施工技术 (58)公路桥梁、涵洞工程标准施工技术第一节桥梁、涵洞施工技术标准一、桥梁组成与分类1.桥梁组成桥梁通常由下部结构、支座、上部结构桥面系及附属设施等组成。
桥面系及附属设施是直接与桥梁服务功能有关的部件，包括：桥面铺装，防水及排水设施，桥面伸缩装置，人行道与安全带，护栏与隔离设施，桥梁照明设施，桥梁结构与路堤的衔接设施，桥梁防撞保护设施，桥梁防震抗震设施，桥梁标志、标线、视线导引与防眩设施，桥梁防噪与防雪走廊，桥头引道与调治构筑物，桥头建筑和周边景观设施等。
2.桥梁分类（1）按跨径分类：特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。
（2）按桥梁受力特点分类：拱式桥、梁式桥、悬吊式桥和组合系桥梁四大类。
（3）按承重结构的材料分类：石拱桥、钢筋混凝土（预应力）桥、钢桥三大类。
（4）按用途分类：公路桥、公路铁路两用桥、农村道路桥、人行桥、管线桥和渡槽桥等。
（5）按跨越障碍性质分类：跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥、栈桥。
（6）按上部结构行车道位置分类：上承式桥、下承式桥、中承式拱桥。
（7）按桥面布置分类：双向车道布置桥、分车道布置桥、双层桥面布置桥等。
二、桥梁、涵洞技术指标1.桥梁、涵洞设计洪水频率为保证桥涵孔泄洪能力和桥梁行车安全，桥梁、涵洞设计顶面必须高出桥涵设计洪水频率的水位至少0.25m。
设计洪水频率是指桥涵设计洪水位发生的频率，不同等级公路的设计技术标准要求不同。
2.桥梁与涵洞孔径桥涵孔径的设计不宜过分压缩河道、改变水流的天然状态，应注意河床地形和考虑壅水冲刷对上下游的影响，确保桥涵附近河道与路堤的稳定。
桥梁全长，对于有桥台的桥梁应为两岸桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离；对于无桥台的桥梁应为桥面系行车道全长。
当新建桥梁跨径在50m及以下时，宜采用标准化跨径。
涵洞方案及支架受力验算知识讲解
涵洞方案及支架受力验算知识讲解涵洞方案及支架受力验算K21＋640涵洞盖板支架受力验算书1、涵洞支架搭设说明盖板现浇支架采用扣件式钢管脚手架，立杆间距80×80cm；水平杆步距120cm；上下两端由可调节顶托（底托）调节立杆高度，每端调节高度不大于40cm；分别设置纵向、横向剪刀撑，剪刀撑隔排设置。
2、荷载说明＝2.6×0.4＝10.4(KN/m2)(1)钢筋砼断面折算成均布荷载: q1(2)模板荷载q＝0.6×0.0018＝0.11(KN/m2)2＝0.6×0.05×0.1×3 ＝0.09(KN/m2)(3)5×10分配梁方木荷载q3＝1.5(KN/m2)(4)人及机具活载q4＝(38.4×(4×1.2＋5×2×0.8)＋58.2×2＋(5)钢管支架荷载：q55×13.2)/(0.8×0.8)＝10.53(KN/m2)＝0.6×0.1×0.1×1/0.8(6)10×10主梁方木荷载:q6＝0.075(KN/m2)3、顶模板受力验算(18mm竹胶板模板)荷载设计值:q s＝1.2×(10.4＋0.11)＋1.4×1.5＝14.71KN/m2荷载标准值: q b＝10.4＋0.11＋1.5＝12.01KN/m2将木模顶面受力看成是次梁方木为支点，木板以上为均布荷载的简支梁，现取模板中1cm宽的木条作模拟计算：跨中弯距:Mmax＝q s L2/8＝14.71×0.01×0.35×0.35/8＝2.25×10-3KN·m支点剪力:Q＝ q s L/2＝14.71×0.01×0.35/2 ＝0.026KN模板毛截面惯性矩:Iy＝b3h/12＝1.83×1/12＝0.486cm4模板毛截面面积矩:Sm＝ b2h/8＝1.82×1/8＝0.405cm3净截面抵抗矩:Wx＝ b2h/6＝1.82×1/6＝0.54cm3弯曲强度:σ＝2.25/(0.54×10－6)＝4.16MPa＜[σ允]＝12MPa剪切强度:τ＝QSm/(Iyb)＝0.026×103×0.405×10－6/(0.486×10－8×0.018)＝0.12MPa＜[τ]＝1.9MPa挠度:f＝5q b L4/(384EI)＝5×12.01×0.01×103×0.354/(384×104×106×0.486×10－8) ＝0.483mm ＜350/400＝0.875mm采用18mm竹胶板做模板满足规范要求。
涵洞的分类、构造及施工图
2021/6/7
19
2 涵洞的分类
❖ 水力性能分类
涵
按水利性能分类，涵洞可分为无压力式涵洞、半
洞
压力式涵洞、压力式涵洞。
其
无压力式涵洞
他 分
入口处水流的水位低于洞口上缘，洞身全长范围 内水面不接触洞顶的涵洞。
半压力式涵洞
——工地预制安装
2021/6/7
43
4 涵洞施工
⑴ 就地浇筑的拱涵
钢拱架
图示是用钢轨制成 的跨径1．5～3．0m 拱涵的钢拱架
2021/6/7
拱涵钢拱架
44
4 涵洞施工
土牛拱胎
在水流不大的情况下，小桥涵施工可以用 土牛拱胎代替拱架，这种方法既能节省木料， 又有经济、安全的特点。
2021/6/7
45
洞基础和管节向下滑移，每 段长度一般为3～5m，台阶 高差一般不超过相邻涵节最 小壁厚的3/4。如破度较大 可按2～3m分段或加大台阶 高度，但不应大于0.34m， 且台阶处的净空高度不小于 1.0m此时在低处的涵顶上 应设挡墙，以掩盖可能产生 的缝隙。
无圬工基础的陡坡管涵，只可采用
管节斜置的办法，斜置的坡度不得
②混凝土及石砌涵洞的洞身、端墙和翼墙的被土掩埋部分，只 需将圬工表面凿平，无凹入存水部分，可不设防水层。但北方 严寒地区的混凝土结构仍需设防水层。
③钢筋混凝土盖板明涵的盖板部分表面可先涂抹热沥青两次， 再于其上设2cm厚的防水水泥砂浆或4～6cm厚的防水混凝土。 其上可按照设计铺设路面。
2021/6/7
单孔有圬工基础
管涵
双孔有圬工基础 单孔无圬工基础
第二章-第二节-道路、桥梁、涵洞工程的分类、组成及构造(三)
二、桥梁工程（一）桥梁的组成与分类1．桥梁的基本组成部分2．桥梁的分类（二）桥梁上部结构1．桥面构造(1)桥面铺装及排水、防水系统。
1)桥面铺装。
桥面铺装即行车道铺装，亦称桥面保护层。
桥面铺装的形式有：2)桥面纵横坡。
3)桥面排水和防水设施。
(2)伸缩缝。
【2007】．温差较大的地区且跨径较大的桥梁上应选用（）。
A．镀锌薄钢板伸缩缝B．U型钢板伸缩缝C．梳型钢板伸缩缝D．橡胶伸缩缝答案：C(3)人行道、栏杆、灯柱。
2．承载结构2)连续梁式桥和悬臂梁式桥。
(2)拱式桥。
拱式桥在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平反力（推力）。
可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。
拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之一。
其墩台基础必须承受强大的拱脚推力。
因此拱式桥对地基要求很高，适建于地质和地基条件良好的桥址。
拱桥按其结构体系分为：(3)刚架桥。
按照其静力结构体系可分为单跨或多跨的刚架桥；也可分为铰支承刚架桥和固端支承刚架桥。
(4)悬索桥。
(5)组合式桥。
3．桥梁支座支座按其允许变形的可能性分为固定支座、单向活动支座；（三）桥梁下部结构1．桥墩空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：(3)柱式桥墩。
(4)柔性墩。
(5)框架墩这类空心墩为轻型结构，是以钢筋混凝土或预应力混凝土构件组成。
2．桥台【2015考题】14.可不设罝翼墙的桥台是（）。
A.U形桥台B.耳墙式桥台C.八字式桥台D.埋罝式桥台【答案】D【解析】本题考查的是桥梁工程。
埋罝式的桥台设罝耳墙。
本题目也是属于稍微便宜点的题目，因为教材有图示。
大家看过一次可能就会有印象。
【2014】.地基承载力较低、台身较高、跨径较大的桥梁，应优先采用（）。
A.重力式桥台B.轻型桥台C.埋置式桥台D.框架式桥台【答案】D【解析】框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，它所承受的土压力较小，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。
涵洞受力特点及结构计算ppt
②涵洞变形不影响其上的压力数值。
情况三：基底变形， 路堤压实很好，不发 生压缩变形。
整体沉降
情况四：基底不变形， 涵上路堤压实良好。
填土对涵洞产生的压 力等于洞顶土柱重力
结论：
(1)对铰式涵洞，填土对涵洞的压力总是 小于或等于洞顶土柱重力；对于刚性涵 洞，其洞顶上的土压力总是大于洞顶土 柱重力。
1 涵洞受力特点
1）涵洞与土体共同承受外荷载
涵洞除承受填土自重外，还承受经路堤传送下来的车载。 当路堤填土高度在0．5m以上时，填土减弱了车辆荷载对
涵洞的动力影响，故一般不计冲击力。 涵洞受到外荷载一般由涵洞洞身和周围的土体共同作用(明
涵除外)，其承载陡都有所提高。 明涵，其受力条件和计算方法与桥梁相同。
回填时 填土必然要产生沉降 变形，槽壁对会 填土产生摩擦力，涵洞上的土压力一般小于沟 内填土柱的重量。
(3)填埋式施工
在填方地段的涵洞，一般是先安装涵洞，然后再在其上分 层填筑路基。
涵管两侧填土的可压缩性较刚性涵身的可压缩性大得多。 涵洞两侧的填土厚度也大于管顶填土厚度。
涵身两侧土颗粒的垂直位移大于涵身上部土颗粒的垂直位 移，从而将产生方向向下的摩擦力。
（用考虑安全系数后的弯矩）。
5)正截面强度验算 6)斜截面抗剪强度验算
越远，值越小。
二、水平压力
1．填土产生的水平压力
qh h
式中：qh——填土的重力对涵洞的水平压力(kPa)；
γ——土的容量(kN／m3)；
h——计算截面至路面顶的高度(m)
λ——侧压力系数，按下式计算： tan 2 (45 0 )
φ——土的内摩擦角
2．车辆荷载引起的水平压力 车辆荷载引起的土侧压力，可将其换算成等代
桥梁下部结构、涵洞
桥梁下部结构、涵洞桥梁下部结构、涵洞导语：同构筑物应单独整理，一座桥、涵、通道作为一个独立单元，上下部结构的编排顺序，一般可按下部结构在前，上部结构在后进行整理，按分项、分部、单位工程划分表的顺序归档。
桥梁下部结构，涵洞, 地下工程内容提要桥梁下部结构，涵洞, 地下工程的工程构造重点难点对工程分类、适用、组成、构造要记忆，对构造的要求、特点、应用范围要理解。
地下工程是“了解”内容。
内容讲解三、桥梁下部结构(一)桥桥墩1.实体墩实体桥墩是指桥墩是由一个实体结构组成的，可分为实体重力式桥墩和实体薄壁桥墩(墙式桥墩)。
实体桥墩是由墩帽、墩身和基础组成的。
2.空心桥墩.空心桥墩有两种形式，一种基本为上述的实体重力型结构，镂空中心部分。
另一种即采取薄壁钢筋混凝土的空格形墩身。
空心桥墩墩身立面形状可分为直坡式、台坡式、斜坡式。
空心墩按壁厚分为厚壁与薄壁两种。
空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：(1)身最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，对于素混凝土不宜小于50cm。
(2)墩身内应设横隔板或纵、横隔板。
(3)墩身周围应设置适当的通风孔与泄水孔，孔的直径不宜小于20cm;例题：空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定：A.墩身最小壁厚，对于素混凝土不宜小于50cm。
B.最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，C.墩身最小壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于40cm，D.身的通风孔与泄水孔，孔的直径不宜小于20cm;E.身的通风孔与泄水孔，孔的直径不宜小于15cm;答案：ABD3.柱式桥墩柱式桥墩一般由基础之上的承台、柱式墩身和盖梁组成。
柱式桥墩的墩身沿桥横向常由1-4根立柱组成。
4.柔性墩.柔性墩是桥墩轻型化的途径之一，它是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。
典型的柔性墩为柔性排架桩墩，多用在墩台高度5.0。
7.Om，跨径一般不宜超过13 m的中、小型桥梁上。
柔性排架桩墩分单排架和双排架墩。
单排架墩一般适用于高度不超过4.0-5.Om。
公路特长箱涵结构受力特性及施工方案分析
公路特长箱涵结构受力特性及施工方案分析摘要：为分析公路特长箱涵顶进施工中结构及涵顶覆土的力学作用特性，结合广东梅河高速公路工程实例，建立公路特长箱涵顶进施工三维有限元模型，对比分析不同顶进长度和减阻措施工况条件下箱涵结构及覆土的应力应变变化规律，并对公路特长箱涵顶进施工方案进行了总结。
结果表明，在其他工况相同条件下，随着顶进长度增加，箱涵顶板和底板的应力应变呈“台阶”状变化趋势，腹板亦呈现相同变化趋势，涵顶覆土沉降量呈不断减小变化趋势；随着摩阻系数增大，箱涵结构应力应变亦随之增大，采用减阻措施箱涵的涵顶覆土沉降量比不采用减阻措施的小，且采用石蜡+机油混合物减阻效果更好。
建议涵节设计长度宜为4～6 m，工作坑横截面宜设计为倒“梯形”坑壁且采用1∶0.8坡率，后背墙宜采用钢筋混凝土重力式结构。
关键词：道路工程；特长箱涵；数值模拟；结构与覆土；力学作用0 引言近年来，国民经济快速地增长，公路等基础设施的建设等级不断提高(行车道加宽)，建设规模亦随之不断地扩大，于是新建线路与既有线路及其他已有(大跨度)建筑设施的相遇“交叉”问题时有发生。
箱涵作为解决上述工程问题的重要结构物之一，与架设立交桥、修筑地下通道等相比，其具有工程成本低、施工速度快及对工程所在地周围交通环境影响小等特点，在公路、铁路及市政等工程中被广泛地应用。
受箱涵穿越长度和涵顶覆土厚度影响，顶进施工中箱涵结构和涵顶覆土(路基路面)的受力与变形特性差异较大[1-2]，而箱涵就位工作的顺利与否及对周围环境的影响程度亦不同。
与普通箱涵相比，公路特长箱涵具有穿越长度长的特点，顶进施工中涵身各截面的受力与变形不尽相同，同一截面的顶板、底板及腹板的受力与变形特性差异亦较大，且随着顶入长度增加，涵身与周围土体间摩阻力随之增大，涵身产生“拱起”变形或局部碎裂破坏等引起涵顶覆土产生开裂、塌陷、隆起及“折皱”等变形，对路面上快速行驶车辆的安全构成严重威胁，同时也影响到工程的顺利施工。
涵洞力学计算书很全面
2米净跨径.686米填土暗盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料汽车荷载等级：城-B级；环境类别：Ⅱ类环境；净跨径：L0=2m；单侧搁置长度：0.35m；计算跨径：L=2.3m；填土高：H=.686m；盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=4cm；混凝土强度等级为C30；轴心抗压强度f cd=11.73Mpa；轴心抗拉强度f td=1.04Mpa；主拉钢筋等级为HRB400；抗拉强度设计值f sd=330Mpa；主筋直径为20mm，外径为22mm，共11根，选用钢筋总面积A s=0.003456m2盖板容重γ1=25kN/m3；土容重γ2=21kN/m3根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中7.0.6关于涵洞结构的计算假定：盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力2.外力计算1) 永久作用(1) 竖向土压力q=γ2·H·b=21×.686×0.99=14.26194kN/m(2) 盖板自重g=γ1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2) 由车辆荷载引起的垂直压力（可变作用）根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.4的规定：计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下做30°角分布。
当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定：车辆荷载顺板跨长L a=0.2+2·H·tan30=0.2+2×.686×0.577=0.99m车辆荷载垂直板跨长L b=1.9+2·H·tan30=1.9+2×.686×0.577=2.69m车轮重P=280kN车轮重压强Lp=P/L a/L b=280/0.99/2.69=104.83kN/m23.内力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的内力跨中弯矩M1=(q+g)·L2/8=(14.26+7.43)×2.32/8=14.34kNm边墙内侧边缘处剪力V1=(q+g)·L0/2=(14.26+7.43)×2/2=21.69kN2) 由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M2=p·L a·(L-L a/2)·b/4=104.83×0.99×(2.30-0.99/2)×0.99/4=46.44kNm边墙内侧边缘处剪力V2=p·L a·b·(L0-L a/2)/L0)=104.83×0.99×0.99×(2.00-0.99/2)/2.00=77.43kN3) 作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定：跨中弯矩γ0M d=0.9(1.2M1+1.4M2)=0.9×(1.2×14.34+1.4×46.44)=74.00kNm边墙内侧边缘处剪力γ0V d=0.9(1.2V1+1.4V2)=0.9×(1.2×21.69+1.4×77.43)=120.98kN4.持久状况承载能力极限状态计算截面有效高度 h0=d1-c-2.2/2=30-4-1.100=24.9cm=0.249m1) 砼受压区高度x=f sd·A s/f cd/b=330×0.003456/11.73/0.99=0.098m根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:HRB400钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.53。
桥梁下部结构分类和受力特点
桥梁下部结构分类和受力特点一、桥梁下部结构分类可分为重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台。
(一)重力式墩、台重力式桥墩与重力式桥台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定，因此，墩、台身比较厚实，可以不用钢筋，而用天然石材或片石混凝土砌筑。
它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。
在砂石料方便的地区，小桥也往往采用。
主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。
拱桥重力式桥墩分为普通墩与制动墩，制动墩要能承受单向较大的水平推力，防止出现一侧的拱桥倾坍，因而尺寸较厚实；与梁桥重力式桥墩相比较，具有拱座等构造设施。
梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为u型桥台，它适用于填土高度在8～lom以下或跨度稍大的桥梁。
缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。
此外，桥台的两个侧墙之间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙产生裂缝，所以宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水措施。
(二)轻型墩、台1．梁桥轻型桥墩、台(1)梁桥轻型桥墩·钢筋混凝土薄壁桥墩：施工简便，外形美观，过水性良好，适用于低级土软弱的地区。
需耗费用于立模的木料和一定数量的钢筋。
·柱式桥墩：外形美观，圬工体积少，而且重量较轻。
·钻孔桩柱式桥墩：适合于多种场合和各种地质条件。
通过增大桩径、桩长或用多排桩加建承台等措施，也能适用于更复杂的软弱地质条件以及较大的跨径和较高的桥墩。
·柔性排架桩墩：优点是用料省、修建简便、施工速度快。
主要缺点是用钢量大，使用高度和承载能力受到一定限制。
因此它只适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用。
(2)、梁桥轻型桥台·设有支撑梁的轻型桥台：适用于单跨桥梁，桥孔跨径6～lom，台高不超过6m。
·埋置式桥台：桥台所受的土压力小，桥台的体积相应的减少。
但是由于台前护坡是用片石做表面防护的一种永久性设施，存在有被洪水冲毁而使台身裸露的可能，故设计时必须慎重地进行强度和稳定的验算。
第18讲：第二章-第二节-道路、桥梁、涵洞工程的分类、组成及构造（四）
第18讲：第二章-第二节-道路、桥梁、涵洞工程的分类、组成及构造（四）三、涵洞工程涵洞和桥的区别，单孔跨径小于5m，多孔跨径总长小于8m的统称为涵洞；而圆管涵及箱涵则不论孔径大小、孔数多少，都称作涵洞。
（一）涵洞的分类1．按建筑材料不同分类：石涵、混凝土涵及钢筋混凝土涵、钢波纹管涵2．按构造形式不同分类(1)圆管涵构造圆管涵的直径一般为0.75～2m。
适用1）圆管涵受力情况和适应基础的性能较好，两端仅需设置端墙，不需设置墩台，故圬工数量少，造价低，但低路堤使用受到限制。
2）钢筋混凝土管涵适用于缺少石料地区有足够填土高度的小跨径暗涵，一般采用单孔，多孔时不宜超过3孔。
3）倒虹吸管涵适用于路堑挖方高度不能满足设置渡槽的净空要求时的灌溉渠道，不适用于排洪河沟。
4）钢波纹管涵适用于地基承载力较低，或有较大沉降与变形的路基。
(2)盖板涵。
构造盖板涵在结构形式方面有利于在低路堤上使用，当填土较小时可做成明涵。
适用钢筋混凝土盖板涵适用于无石料地区且过水面积较大的明涵或暗涵。
石盖板涵适用于石料丰富且过水流量较小的小型涵洞。
(3)拱涵。
拱涵适用于跨越深沟或高路堤。
一般超载潜力较大，砌筑技术容易掌握，是一种普遍采用的涵洞形式。
(4)箱涵。
钢筋混凝土箱涵适用于软土地基，但施工困难且造价较高，较少采用。
2．按洞顶填土情况不同分类(1)明涵洞顶无填土，适用于低路堤及浅沟渠处。
(2)暗涵洞顶有填土，且最小填土厚度应大于或等于0．5m，适用于高路堤及深沟渠处4．按水力性能不同分类(1)无压力式涵洞水流在涵洞全部长度上保持自由水面(2)半压力式涵洞涵洞进口被水淹没，洞内水全部或一部分为自由面。
(3)压力式涵洞涵洞进出口被水淹没，涵洞全长范围内以全部断面泄水。
新建涵洞应采用无压力式涵洞；当涵前允许积水时，可采用压力式或半压力式涵洞；当路基顶面高程低于横穿沟渠的水面高程时，也可设置倒虹吸管涵。
（二）涵洞的组成涵洞由洞身、洞口、基础和附属工程组成（三）涵洞的构造1．洞身设计（1）孔径应根据设计洪水流量、河沟断面形态、地质和进出水口沟床加固形式等条件，经水力验算确定。
不同埋设条件下刚性涵洞结构受力分析
不同埋设条件下刚性涵洞结构受力分析摘要：本文通过有限元软件PLAXIS 对高填方刚性涵洞结构的三种填埋方式进行数值模拟分析，研究涵洞结构的应力状态，然后，并在此基础上进行对比分析。
研究结果表明，上埋式涵洞顶部垂直土压力呈拱形分布，涵洞顶部上方土压力大，涵洞两侧小。
对于沟埋的刚性涵洞，其顶板上的竖向土压力成反拱形分布，由顶板中心位置往涵洞两侧逐渐增大，涵洞顶部上方土压力小，涵洞两侧大。
梯形沟谷涵洞顶部垂直土压力呈W形分布，沟谷两侧和涵洞顶部上方土压力大，涵洞两侧和沟谷两侧之间土压力小。
关键词：箱涵；数值分析；受力；土拱效应；埋设方式1.引言在高速铁路、公路工程中，常会设置刚性的涵洞涵管用于道路交叉流通人员车辆通行。
一般情况下，刚性的涵洞是直接设置在处理好的地基上的，即上埋式的涵洞如图1（a）所示，从涵洞的埋设方式来看，主要有上埋式、沟埋式和梯形沟谷设涵（如图 1 所示）[1]。
早在十八世纪一些外国学者就开始了对土压力的研究。
库伦是土压力计算领域的先驱，其利用极限平衡条件下的假设方法推得了主动与被动土压力计算公式。
后来，朗肯[2]在半无限土体区域的假设条件下，同样采用极限平衡的方法，建立了朗肯土压力计算理论。
库伦和朗肯土压力计算理论也为后续的土压力计算研究奠定了基础。
而对于涵洞结构所受土体荷载的计算理论，Marston[3]是该分支领域的先驱，其研究结果表明，涵洞结构所受土压力与涵洞的填埋方式、填土高度和填土性质具有很大关系。
在此基础上，Spangler[4,5]提出了等沉面的概念，并利用该假设建立了涵管的土压力计算方法。
我国的学者顾安全[6,7]基于刚性地基和弹性半空间无限体假设条件下，建立了一般填埋下刚性涵洞的垂直土压力计算方法，并指出涵洞实际所受土压力与线性土压力计算理论的差异主要是由于涵洞顶部不同位置土体沉降差引起的。
郑俊杰等[8]在此研究基础上，对该方法进行进一步修正，充分考虑了应力集中等导致的涵洞侧墙外土体的沉降。
涵洞的类型、计算、施工
涵洞第一节涵洞类型及构造涵洞是为宣泄地面水流而设置的横穿路基的排水构造物，由洞身和洞口建筑两部分组成，如图5—l。
图5—l 涵洞的组成a)洞口b)洞身一．涵洞的分类（一）按建筑材料分1．石涵2．混凝土涵3．钢筋混凝土涵（二）按构造型式分1．圆管涵2．板涵3．拱涵4．箱涵（三）按洞顶填土的情况分明涵是指洞顶不填土或填土小于50cm的涵洞，适用于低路堤、浅沟渠；暗涵是指洞顶填土大于50厘米的涵洞，适用于高路堤、深沟渠。
（四）按水力性能分1．无压力式涵洞入口处水深小于洞口高度，有自由水面。
2．半压力式涵洞入口处水深大于洞口高度，水流仅在进水口处充满洞口，其它部分均具有自由水面。
3．压力式涵洞入口处水深大于洞口高度，在涵洞全长的范围内都充满水流，无自由水面。
4．倒虹吸管涵二、涵洞的构造（一）洞身构造1．圆管涵1)管身是管涵的主体部分，多采用钢筋混凝土预制安装，圆管涵洞身由分段的圆管节和支撑管节的基础垫层组成，见图5-2。
图5-2 圆管涵洞身①混凝土或浆砌片石基础如（图5-4a），一般用于土质较软弱的地基上。
②垫层基础在砂砾、卵石、碎石及密实均匀的粘土或砂土地基上，可做垫层基础，如图5—2。
③混凝土平整层在岩石地基上，可不作基础，在圆管下铺一层混凝土，其厚度一般为5cm，如图5-4 b)图5—4 圆管涵基础(尺寸单位：cm)a)软弱地基；b)混凝土平整面3）接缝及防水层圆管涵多采用预制拼装施工，为防圆管接头漏水，应作接缝处防水处理，其形式如下：①平口接头缝a．如图5-5a)，b．如图5-5b)，c．如图5—5c)，图5—5 平口接头缝②企口接头缝企口接头缝亦有三种形式，如图5—6。
图5—6 企口接头缝2．盖板涵洞身由盖板、涵台（墩）、基础、洞底铺砌、伸缩缝及防水层等部分组成（如图5-7）。
图5-7 盖板涵各组成部分1) 盖板盖板是涵洞的承重结构部分，其厚度一般为15cm～40cm。
做盖板石料强度等级应在40号以上。