浅论涵洞上土压力的计算方法

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面
幽 １ —１
ｄ ｚ的土层 ．根 据竖 向力 的平 衡 条 件计 算 可 得 到下
列公 式 ：
不 同而 采用 不 同 的计算 方 法 。 沟埋 式 在 天 然地 基 或 老 填 土 中 挖 沟 ，将 涵 洞 放 至 沟 底 ，在 其 上 填
土 。上 埋式 是将 涵 洞在 天 然 地基 上 再 填 土 ，为 防 止 不 均匀 沉 降而 采 用桩 基 础 时 ，也 要 按 上埋 式 计 算作 用 在涵 洞上 的土压 力 。
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ｃ等 ｎ一 叼 ｃ ３算 分 ｅ 。 ， 等 ３ ， 例析
如 图 １ －１所 不 ， 设 涵 洞 外 径 Ｄ＝ ｍ ， 填 土 为 ｌ
（ ｔ ｅ 篮 ａ ｎ
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砂 土 ，容 重 ＝ ７６ Ｎ ｍ ，内摩 擦 角 ＝ ０ ，填 土 １． ／ ｋ ３。 厚度 Ｈ＝ ｍ。沟 宽 ２ ＝ ．ｍ可 得 ： ３ Ｂ １ ６
随着 值 的增 大而增 大 ，其 中 Ｂ值在 Ｏ ｍ范 围 一５ 内增 幅较 大 ，在 ５ 之后 增 幅 逐 渐减 小 。因此 可 ｍ
以判 定 随着 埋设 涵 洞 的沟越 大 ，涵 洞 所 受 的压 力
ｑ
地面
增 幅越 小 ； 当 Ｂ值 不 变 时 ，Ｏ 及 随 着 ｚ值 的 ＇ ｘ
第 Ｏ 期 （ １ 总第 ３ ４期 ） ４
吉 林
水
利
２１年 ０ ０１ １月
［ 文章 编 号 ］１０ － ８ ６ （０ １ １０ １－ ２ ０ ９ ２４ ２ １）０ － ０ ９ ０
浅论涵洞上土压 力 的计算 方 法
谢亨 旺 。马 宾
ｆ 西省赣 抚 平 原水 利 工程 管理局 ，江西 南 昌 ３ ０ ９ ） 江 ３０ ６
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ＢＯ 告）
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式 中 ： 为 土 压 力 系数 ，一 般 采用 静 止 土 压
力 系数 Ｋ ＝ａ （５ ￣ ２ ； 为 沟 中填 土 的 容 重 ； ｏｔｎ ４ 一 ／） ｐ
【 稿 日期 ］２ １Ｌ ０ １ 收 Ｏ ０＿ Ｌ １ １． ［ 者 简 介 ］ 谢 亨 旺 （９ ９ ） 男， 大 学本 科 ，工程 师 。 作 １７ 一 ， １ — ９
一
吉林 水利
浅 论涵 洞上 土压 力的计 算 方法
Fra Baidu bibliotek
谢 亨 旺等 ２ １ 年 Ｏ ０１ １月
固定 值 ，其 可变 值为 ｚ 、Ｂ。当 不 变时 ，６ 及 ｒ ｘ
力 为 土重 与这 剪切 力 之 和。 即涵 洞 上 的土 压 力 和
图 １ ３ 上 埋式 涵 洞上 的土 压 力 —
土 内摩 擦 角 、凝 聚 力 、 及 其 各 非 线 性 参 数 的 函
涵 洞侧 壁的水 平 向压 力计 算公 式如下 ：
数 ，上 等 沉 降面 的高 度 随填 土 厚 度 和地 基 弹 性模 量 的增大 而增 大 。
作 用在 涵 洞 顶上 的总 压力 为 ＝ Ｄ，式 中 Ｄ
为 涵 洞 的 直 径 。 但 填 土 经 过 长 时 间 的压 缩 以后 ， 沟壁 摩 擦作 用 将 消 失 。涵 洞 顶 上所 受 到 的 由土重
引 起 的 总 压 力 将 增 大 为 Ｗ＝ＨＤ。 ｒ
上 述 公 式 （．） （． １１、 １ ）中 、及 ｃ 均 为 ２ 、
安或分守费本就埋和埋涵 全过保 浪 ，文 沟式 上 式
洞垂直土压力计算方法进行探讨。
沟埋式
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图 １２ —
涵洞及其它地下管道的土压力 ，因埋设方式
上埋 式
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沟 埋 式 涵 洞 上 的 土 压 力
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荷 载 的 重量 将传 至 两侧 的沟壁 上 ，时 填 土 及荷 载 的重 量减 轻 ，这种 现 象 称 为填 土 中的拱 作 用 。为 了计 算 有拱 作 用 时 涵洞 上 的 土压 力 ，假 设 滑动 面 是 竖 直 的 ，在 填 土 表 面 以下深 度 ｚ处取 一 厚 度 为
［ 要 ］涵 洞 由于 结 构 设 计 缺 乏 较 合 理 的土 压 力 计 算 理 论 导 致 了 高 填 方 涵 洞 结 构 不 安 全 或 过 分 保 守浪 费 ，本 文 摘
主 要 介 绍 了沟 埋 式 和上 埋 式 涵 洞 垂 直 土 压 力 计 算 方 法 。
［ 关键 词 ］ 涵洞 上 ；土 压 力 ； 沟埋 式 ；上 埋 式 ［ 图分 类 号 ］Ｕ ４ ９ 中 ４ ［ 献 标 识 码 ］Ｂ 文
涵 洞是 水利 、公 路 、铁 路 等 工程 施 工 建设 中
ａ
…
面
被广泛应用的常用建筑物， 主要分为沟埋式和上
埋式 ，如图 １ １ — 所示。涵洞 由于结构设计缺乏较
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合理的土压力计算理论导致了高填方涵洞结构不
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式 （． １ ）和式 （． ３ １ ）适用 于 涵洞 顶 上 填 土厚 ４
度 小 的情 况 。若填 土厚 度 较 大 ，在 上层 某 一 深度 内涵 洞 顶 上 的填 土 与周 围 的填 土 相对 沉 降很 小 ， 可 以 忽略 不计 。该 深度 处 成 为等 沉 降 面 。在 等沉 降 面 以下 的填 土 才有 相对 沉 降 ，发 生 剪切 力 。设
１ 沟 埋 式 涵 洞
图 １ ２表示 在 地基 上开 挖 的一条 宽 度 为 ２ — Ｂ的
沟 ，在 沟 中填 土 ，填 土 表 面 上 有 均 匀荷 载 ｑ 由 。 于填 土 压缩 下 沉与 沟壁 发 生摩 擦 ，一 部 分填 土 和
Ｃ 、未 填 土与 沟壁 之 间的粘 聚力 与 内摩擦 力 。
变化直 线增 大 。其 主要 原 因为土压 力 随着 涵 洞
上方 土层高 度 日 的增 大而增 大 。
２ 上 埋 式涵 洞
在 天 然地 基上 埋 式 涵洞 ，由于 涵 洞顶 上 的 填 土与 两侧 填 土之 间 的沉 降不 同 ，对 涵 洞上 的填 土
受 到 向下 的剪 切力 ，因此 ，作 用 在 涵洞 上 的 土压