高路堤涵洞土压力计算方法研究
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表１ ｋ取值表
压力随填土高度的变化规律 隋 ， 况 如图 １图 ２ 、 所示。 １
肋
ｋ
Ｏ１ ｌ ０ ． ． ５
１４ １ ． Ｊ ． ｏ ２
１
１４ ．
２
１５ ． ４
３
１ ． ５
４
１ ５ ． ４
肋
ｋ
５ ｆ６
１ ｌ ＿ ． １ ４ ４ ３
但 缺乏理 论依 据 。
关键词 ： 高填方； 涵洞； 垂直土压力； 设计 ； 计算 中图分 类号 ：４９１ Ｕ ４． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０６３２ （０２０－０４－ １０－５ ８２ １）２０４ －２ ０
ｑ－ ｈ ￣ ＇ ， Ｔ‘
０ 引言
（） １
式中： 为竖 向压力强度 ； ｇ 为土的重力密度 ； 为计
哥
．
饕
田 刊
１ １ １ ０
Ｉ １ ｌ １ ｌ １ １＾
填土高度／
ｅ （ Ｈ Ｄ－ｆ Ｈ Ｄ ２ ￣＋ ， ￣ ２ Ｊ ） ｋ Ｊ ＝］ ｌ ｐ ｆｋ ２ ｋ 当 日≤ 时 ， 涵顶土压力为 ：
＾ ，
（） ３
图 ３ 涵顶土压力集中随填土高度变化情况
１ 铁路桥涵设计基本规范 ． ２ 现行《 铁路桥涵设计基本规范》２０ ） （ｏ ５ 中涵顶土 压力采用集中系数法陶其计算公式为 ： ，
ｐ＝｝日， ． ｊ ｙ （） ２
作者简 介： 陶云川 （ ７一 ） ， １４ ９ ， 山西朔州人 ， 男 工程师 ，９６ １９ 年毕业于太原理工大学土木 系路桥专业 。
设置排水设施及设置抗滑桩 、洞内衬砌加强的综合
［ 戴 自 抗滑桩滑坡推力 和桩前滑体抗力分布规律 的研 ２ ］ 航．
究叨． 岩石力学与工程学报 ，０ ２ ）５ ７ ５ １ ２ ０ （ ：１— ２ ． ４
Ｔｈ ｎ ｓｉ ｅ Ｔｒ ａ ｍｅ ｔａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｅ ｉ ｅＬａ ｄ ｌ ｅ ｔ ｎ ｎ ａ ｙ ｉ ｆＨｅ ｇ ｈ ｎ Ｔｕ ｎ ｌＥｘ ｔ ｄ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ａ ｅ ａｙ ｏ ａ ｄ ｅ ａｕ ｔｄ ｈ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｓ ａ ｉｇ ｍｅ ｈ ｉｍ ｎ ｔｂ ｌｙ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ａ ｌ ｚ ｎ ｄ ｎ ｖ ｌａｅ ｔｅ ｈ ｒｃｅｉｔ ，ｈ ｐｎ ｃ ａ ｓ ａ ｄ ｓａ ｉｔ ｆ ｃ ｎ ｉ ｌｎ ｓｉｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｌ ｏ ｅｅｅ ｃ ． ａ ｄ ｌ ， ｒｐ ｓ ｄｔ ａｍｅ ｔｐａ ｆｒｒｆｒｎ ｅ ｄ ｒ ｎ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｔｎ ｅ ｎ ｉｅ ｒｎ ；ａ ｄ ｌ ｅ ｔ ａｍｅ ｔａ ｔ－ ｉ ｄｎ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｎ ｌ ｇｎ ｅ ｇ ｌ ｓ ｄ ；ｒ ｔ ｎ ； ｎｉ ｋｄ ｉｇｐｌ ｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ・ ｓ ｅ
致在涵洞设计 中不能选取合理的涵顶土压力计算公 式， 造成经济浪费或影响涵洞结构安全。 虽然 国内外对高填方涵洞的土压力计算方法有 定研究，但这些涵顶土压力计算方法的假设条件 以及计算模型各不相同，导致相 同条件下不同土压
一
外
内
等沉 面
力计算方法得 出的涵顶土压力值差别也较大 。本文 针对这一问题 ， 目前 ３ 对 种较为常用的涵顶垂直土
Ｍ ｒｏ 公式假定在涵顶 内外土柱体之 间的不 ａｔ ｓｎ 均匀沉 降会产生一个处于极限平衡状态 的滑动面 ，
为符合 ，但该计算方法是根据大量的现场实测数据 得 出回归公式或是经验系数 ，这种方法虽然较为简
便， 但是理论依据不足 。
３ 结论 ’
但如何确定处于极限平衡状态 的滑动面的位置 ， 以 及该滑动面上土体之间的摩阻力发挥程度 ，仍然需 要进 一步 研究 。
ｎ
ｐ 嚣 ［ｐＪＨＤ－］ ＝ ｅ （ｋ／）１ ｘ２ ，
．
．４ （ ）
从图中对 ３ 种方法进行对 比分析可以看 出， 公 路规范中的线性土压力计算方法得出的涵顶土压力 值最小 ， 并不能反映涵顶受力的真实情况。 以散体材 料极 限平衡法为基础的 Ｍ ｒ ｏ 公式计算得到的土 ａｔ ｓｎ
ｐ 嚣 ［ｐｊＨＤ－］ （－ ￣ ｐｊＨ ／） ５ 压力值会随填土高度的增加急剧增大 ，该结果显然 ＝ ｅ （￣ ／）１ｆＨ Ｈ） （ｋ 。 ，（ ｘ２ ４ ｅ ２ ｘ ＂ Ｄ ）
‘ 帅
ｎ
式（ ） （ ） ２ 、３ 和式（ ） ： ｔ ｐｋ ４ 中 ｆ ａ ； 为主动土压力系数 ， ＝ｍ ｋ ｔ ２ ５ ２； 。 ＝ ｎ（ 。～ ／ 日 为等沉面高度 ； ａ ４ ） Ｄ为涵管跨径 ； 口 为 涵 管埋 入原 始 地 面 以下 深度 系数 ； ６为沉 陷 比 ，＝ ６
在黄土地区高速公路建设 中，受线型设计的制 约与黄土地形地貌的限制 ，经常会出现填土高度大 于 １ ２ｍ的填埋式构筑物【 １ 】 。这些构筑物在结构设计 当中以土压力为主要设计荷载，而现行公路规范中 垂直土压力以线性土压力计算公式为主，并没有考
虑到构筑物顶部 的垂直土压力集 中现象 以及不 同构 筑物形式 、 填土类型及边界条件对土压力的影响， 导
也与实际情况不相符 ，这是由于随着填土高度的增 加， 涵洞两侧 的填土逐渐被压实 ， 涵洞顶部土层的沉 降差不再增大 ，因此垂直土压力集中系数也会逐渐 趋于稳定。铁路规范计算得 出的涵顶垂直土压力集 中系数随填土高度变化情况与涵洞实际受力情况较
当 日≥Ｈ 时 ， ｅ 涵顶土压力为 ：
＾ Ｊ
摘要 ： 前山区高速公路 高填方路堤逐渐增多， 目 但仍然缺 少一种可 简单应用于设计 中的高 填方路堤 下涵洞垂直土压力计算方法。对 目 前最具代表性的 ４ 种垂直土压力计算理论进行对
比分析 ， 结果表 明： 现行公路规 范中的线性土压力计算公式计 算结果偏小 ， Ｍａ ｔ 而 ￣ｏ ｎ公式计 算过程复杂， 不适用于结构设计 ， 铁路规 范虽能较准确反映涵顶土压力随填土 高度 变化情况，
化 的物理 规律 。
重 器 勰 蘑
填土高度／ ｍ
图２ 涵顶土压力随填土高度变化情况
１ Ｍ ｒｏ 土压力计算理论 ． ３ ａｔ ｓｎ Ｍ ｒｏ 土压力计算理论是基于散体材料极限 ａｔ ｓｎ
平衡法求解得到的， 在地基强度均匀的情况下， 由于 涵管刚度要远远大于其两侧填土刚度 ，因此会在涵 顶平面土层产生不均匀沉降 ， 且在涵顶处沉降差最 大， 从涵顶 向上逐渐减小 ， 并在涵顶填土上部某一高 度处减小为零 ， 即存在一均匀沉陷的等沉面［ 棚 。等沉 面及涵顶土压力计算公式如下 ：
第 ２ 总第２ ５ 期（ １ 期）
２ １ 年 ４月 ０２
山西交通科技
Ｎｏ２ ． ＡＤ ． ｒ
Ｓ ＨＡＮ Ｓ ｍ ＮＣ ＆ ＴＥ ＨＮ ＯＧＹ ＯＦ Ｃ Ⅺ Ｃ Ｅ Ｃ ｏＬ ＯＭＭＵ Ｉ Ａ Ｉ Ｎ Ｃ Ｔ ＯＮＳ
高路堤涵洞土压力计算方法研究
陶云 川
（ 山西省交通建设质量安全监督局 ， 太原 山西 ０００ ） ３０ ６
以山西省境内岢临高速公路某高填方钢筋混凝 土拱涵洞为例 ， 涵洞长 １３ 高 ５Ｉ， ６ｍ， ２ ． ｍ， 宽 涵 ３ ｎ
洞地 基及填土压缩模量均为 ５． Ｍ ａ ０ Ｐ ，填土重 度 ０ １． ｋ ， ８ Ｎｍ， Ｏ 内摩擦角 ３ｏ ， ０ 泊松 比 ０ ５ 以此为条件 ． ， ３ 按上述 ４ 种方法对涵顶土压力进行计算， 得出涵顶土
计算涵顶土压力采用 的是线性土压力计算方法 ， 计 算结果是不安全的，但在规范中作为永久作用的土 的重力荷 载 ，在设 计 过程 中需 要 （ 转第 ５ 下 ３页）
２１年第２ ０２ 期
李晓俊 ： 山隧道 出口滑坡 治理及分析 恒 治理措施是合理有效的。
．３ ５．
对滑坡段原衬砌结构进行 了加强 ，初期支护采 用喷 ２ ｎ Ｃ ５ ７ ｌ厚 ２ 混凝土 ， ２ａ ｃ Ｉ ０ 钢拱架 ，纵向间距 ６ 二次衬砌采用 Ｃ ５ ０ｃ ｍ， ２ 钢筋混凝土， 厚度 ４ ５ｃ ｍ。
［ 郑颖人 ， １ １ ］ 陈祖煜 ， 王恭先 ， 边坡与滑坡工程治理 【 】 等． ＾． Ｉ 第 ２版． 北京 ： 民交通出版社 ，０ ０ ４ ０ ４ ０ 人 ２ １ ：４ －６ ．
移观测值在允许值 内，滑坡体通过治理已经处于稳 定状态 。 表明对该段滑坡采取先部分削方卸载 ， 然后
Ｌ ｉｏｊｎ Ｉ ａ． Ｘ ｕ
（ｈ ｎ ｉ ｒ ｖｎ ｉｌ ｓ ｎＩ ｓ ｔ ｔ ｆＣ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ， ａｙ ａ ，ｈ ｎ ｉ ３ ０ ２Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｘ ｏ ｉｃ ｉ ｔ ｕｅｏ ｏ Ｐ ａ Ｄｅ ｇ ｎ ｉ ｎｃ ｉ ｓ ｉｕ ｎＳ ａ ｘ ０ ０ １ ，ｈｎ ） ａｏ Ｔ
基金项 目： 山西省交通 建设科技项 １ １— － ７ ￣（１２ １）
２ １ 年第 ２ ０２ 期
陶云川： 高路堤涵洞土压力计 算方法研究
．５ ４．
式 中： 根据 月 日为填土高度 ； （ Ｄ为涵顶外部宽度 ） 来确定 ， 取值见表 １当填土久经压实 ， ｋ １ 。 居 ， 取 ＝． ０
算截面至路面顶的高度。 该计算公式没有考虑涵洞与周围填土的共同作
用及涵洞埋设边界条件对涵顶土压力的影响 ，特别 是忽略了由于涵洞与周围填土刚度差异造成的涵顶
内外土柱体的沉降差 ，从而导致涵洞顶部产生的土 压力集中现象 ， 如图 １ 所示。 因此现行公路规范中的 计算公式不能准确估计涵洞结 构物的实际受 力状 态， 计算结果不安全。
Baidu Nhomakorabea７
１ ． ３
８
１５ ． ２
９ 大 等 Ｏ 于 于１
１ ． ２ １５ ． １
该公式虽然考虑了涵顶土压力集 中现象 ，但计 算属于经验系数法 ， 公式 中系数没有 明确的物理意 义 ，其 中对涵顶土压力集中系数影响最大的填土物
理力学性质并没有在计算公式中得到体现 ，因此铁 路规范 中的计算公式不能反映土压力随填土高度变
１ 公路桥涵设计通用规范 ． １ 在我国 《 公路桥涵设计通用规范）ｒＧ Ｄ ０ （ｒ ６— ２０ ） ０ ４ 中规定囱 作用 于涵顶的竖向土压力采用土柱 ， 法计算 ， 如式（ ）即涵顶土压力将随填土高度呈线 １， 性 变化 。
收稿 日期 ：０ ２ Ｏ 一 ８修 回 日期 ：０２ ０— ０ ２ １一 ｌ １ ； ２ １— ２ ２
２ 工程 实例
ａ ） 对于高填方路堤下涵洞垂直土压力荷载的计 算 可 采 用我 国现 行 的铁 路桥 涵 规 范 设 计规 范 ， Ｍ ｒ ｏ 公式在填土高度超过 ２ 的情况下计算结 ａｔ ｓｎ ０ｎ ｌ
果较为保守 ， 并且需要确定等沉面高度 ， 计算过程复
杂， 不适用于工程设计 。 ｂ 公 路桥涵设计通用规范》Ｊ Ｇ Ｄ ０－０ ４ ） 《 （ ｒ ６－２ ０ ） ］
【 ３△）（， ２ ， 中△ 为涵管结构 物 自身垂直 （ ＋ ４ △＋ ） 其 △ 一 △ 变形 ，： △ 为涵管 以下地基沉 降 ，， △ 为涵管 以外地基
沉降 ， △ 为涵管两侧填土在高度 ａ Ｄ范围内的垂直 变形 ， 可取 △ ＝ｒ － ｏ ＤＥ； 为填土模量 。 （ Ｈ） ／． Ｈ ａ Ｅ
６ 结语
一
ｂ ） 隧道洞 口由于埋深浅、 地质条件差 施工过程 中易诱发地质灾害现象 ，在地质勘察和选线中应进 步加强勘探工作 ， 尽量避让地质灾害段 。
ａ ） 滑坡治理工程完工 １ 年以来 ， 对地表及抗滑 桩进行 了监控观测 ， 桩顶总变形小于允许变形值 ， 位
参考 文献 ：
土
土
压力计算理论进行 了比较 ，分析了这 ３ 种计算方法 的适用范围及不足，为高速公路设计 中的涵顶土压 力计算提供一些指导和建议。
１ 土压 力的理 论计算 方法分 析
柱鹰 Ｊ ＋柱 Ｉ ｆ
・ ； ： ， ： ・ ： ． ．ｈ ’■． 叫
ｎ
图 １ 涵顶 土 压 力 集 中现 象
压力随填土高度的变化规律 隋 ， 况 如图 １图 ２ 、 所示。 １
肋
ｋ
Ｏ１ ｌ ０ ． ． ５
１４ １ ． Ｊ ． ｏ ２
１
１４ ．
２
１５ ． ４
３
１ ． ５
４
１ ５ ． ４
肋
ｋ
５ ｆ６
１ ｌ ＿ ． １ ４ ４ ３
但 缺乏理 论依 据 。
关键词 ： 高填方； 涵洞； 垂直土压力； 设计 ； 计算 中图分 类号 ：４９１ Ｕ ４． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０６３２ （０２０－０４－ １０－５ ８２ １）２０４ －２ ０
ｑ－ ｈ ￣ ＇ ， Ｔ‘
０ 引言
（） １
式中： 为竖 向压力强度 ； ｇ 为土的重力密度 ； 为计
哥
．
饕
田 刊
１ １ １ ０
Ｉ １ ｌ １ ｌ １ １＾
填土高度／
ｅ （ Ｈ Ｄ－ｆ Ｈ Ｄ ２ ￣＋ ， ￣ ２ Ｊ ） ｋ Ｊ ＝］ ｌ ｐ ｆｋ ２ ｋ 当 日≤ 时 ， 涵顶土压力为 ：
＾ ，
（） ３
图 ３ 涵顶土压力集中随填土高度变化情况
１ 铁路桥涵设计基本规范 ． ２ 现行《 铁路桥涵设计基本规范》２０ ） （ｏ ５ 中涵顶土 压力采用集中系数法陶其计算公式为 ： ，
ｐ＝｝日， ． ｊ ｙ （） ２
作者简 介： 陶云川 （ ７一 ） ， １４ ９ ， 山西朔州人 ， 男 工程师 ，９６ １９ 年毕业于太原理工大学土木 系路桥专业 。
设置排水设施及设置抗滑桩 、洞内衬砌加强的综合
［ 戴 自 抗滑桩滑坡推力 和桩前滑体抗力分布规律 的研 ２ ］ 航．
究叨． 岩石力学与工程学报 ，０ ２ ）５ ７ ５ １ ２ ０ （ ：１— ２ ． ４
Ｔｈ ｎ ｓｉ ｅ Ｔｒ ａ ｍｅ ｔａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｅ ｉ ｅＬａ ｄ ｌ ｅ ｔ ｎ ｎ ａ ｙ ｉ ｆＨｅ ｇ ｈ ｎ Ｔｕ ｎ ｌＥｘ ｔ ｄ
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ａ ｅ ａｙ ｏ ａ ｄ ｅ ａｕ ｔｄ ｈ ｃ ａａ ｔｒｓｉｓ ｓ ａ ｉｇ ｍｅ ｈ ｉｍ ｎ ｔｂ ｌｙ ｏ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ａ ｌ ｚ ｎ ｄ ｎ ｖ ｌａｅ ｔｅ ｈ ｒｃｅｉｔ ，ｈ ｐｎ ｃ ａ ｓ ａ ｄ ｓａ ｉｔ ｆ ｃ ｎ ｉ ｌｎ ｓｉｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｌ ｏ ｅｅｅ ｃ ． ａ ｄ ｌ ， ｒｐ ｓ ｄｔ ａｍｅ ｔｐａ ｆｒｒｆｒｎ ｅ ｄ ｒ ｎ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｔｎ ｅ ｎ ｉｅ ｒｎ ；ａ ｄ ｌ ｅ ｔ ａｍｅ ｔａ ｔ－ ｉ ｄｎ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｎ ｌ ｇｎ ｅ ｇ ｌ ｓ ｄ ；ｒ ｔ ｎ ； ｎｉ ｋｄ ｉｇｐｌ ｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ・ ｓ ｅ
致在涵洞设计 中不能选取合理的涵顶土压力计算公 式， 造成经济浪费或影响涵洞结构安全。 虽然 国内外对高填方涵洞的土压力计算方法有 定研究，但这些涵顶土压力计算方法的假设条件 以及计算模型各不相同，导致相 同条件下不同土压
一
外
内
等沉 面
力计算方法得 出的涵顶土压力值差别也较大 。本文 针对这一问题 ， 目前 ３ 对 种较为常用的涵顶垂直土
Ｍ ｒｏ 公式假定在涵顶 内外土柱体之 间的不 ａｔ ｓｎ 均匀沉 降会产生一个处于极限平衡状态 的滑动面 ，
为符合 ，但该计算方法是根据大量的现场实测数据 得 出回归公式或是经验系数 ，这种方法虽然较为简
便， 但是理论依据不足 。
３ 结论 ’
但如何确定处于极限平衡状态 的滑动面的位置 ， 以 及该滑动面上土体之间的摩阻力发挥程度 ，仍然需 要进 一步 研究 。
ｎ
ｐ 嚣 ［ｐＪＨＤ－］ ＝ ｅ （ｋ／）１ ｘ２ ，
．
．４ （ ）
从图中对 ３ 种方法进行对 比分析可以看 出， 公 路规范中的线性土压力计算方法得出的涵顶土压力 值最小 ， 并不能反映涵顶受力的真实情况。 以散体材 料极 限平衡法为基础的 Ｍ ｒ ｏ 公式计算得到的土 ａｔ ｓｎ
ｐ 嚣 ［ｐｊＨＤ－］ （－ ￣ ｐｊＨ ／） ５ 压力值会随填土高度的增加急剧增大 ，该结果显然 ＝ ｅ （￣ ／）１ｆＨ Ｈ） （ｋ 。 ，（ ｘ２ ４ ｅ ２ ｘ ＂ Ｄ ）
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式（ ） （ ） ２ 、３ 和式（ ） ： ｔ ｐｋ ４ 中 ｆ ａ ； 为主动土压力系数 ， ＝ｍ ｋ ｔ ２ ５ ２； 。 ＝ ｎ（ 。～ ／ 日 为等沉面高度 ； ａ ４ ） Ｄ为涵管跨径 ； 口 为 涵 管埋 入原 始 地 面 以下 深度 系数 ； ６为沉 陷 比 ，＝ ６
在黄土地区高速公路建设 中，受线型设计的制 约与黄土地形地貌的限制 ，经常会出现填土高度大 于 １ ２ｍ的填埋式构筑物【 １ 】 。这些构筑物在结构设计 当中以土压力为主要设计荷载，而现行公路规范中 垂直土压力以线性土压力计算公式为主，并没有考
虑到构筑物顶部 的垂直土压力集 中现象 以及不 同构 筑物形式 、 填土类型及边界条件对土压力的影响， 导
也与实际情况不相符 ，这是由于随着填土高度的增 加， 涵洞两侧 的填土逐渐被压实 ， 涵洞顶部土层的沉 降差不再增大 ，因此垂直土压力集中系数也会逐渐 趋于稳定。铁路规范计算得 出的涵顶垂直土压力集 中系数随填土高度变化情况与涵洞实际受力情况较
当 日≥Ｈ 时 ， ｅ 涵顶土压力为 ：
＾ Ｊ
摘要 ： 前山区高速公路 高填方路堤逐渐增多， 目 但仍然缺 少一种可 简单应用于设计 中的高 填方路堤 下涵洞垂直土压力计算方法。对 目 前最具代表性的 ４ 种垂直土压力计算理论进行对
比分析 ， 结果表 明： 现行公路规 范中的线性土压力计算公式计 算结果偏小 ， Ｍａ ｔ 而 ￣ｏ ｎ公式计 算过程复杂， 不适用于结构设计 ， 铁路规 范虽能较准确反映涵顶土压力随填土 高度 变化情况，
化 的物理 规律 。
重 器 勰 蘑
填土高度／ ｍ
图２ 涵顶土压力随填土高度变化情况
１ Ｍ ｒｏ 土压力计算理论 ． ３ ａｔ ｓｎ Ｍ ｒｏ 土压力计算理论是基于散体材料极限 ａｔ ｓｎ
平衡法求解得到的， 在地基强度均匀的情况下， 由于 涵管刚度要远远大于其两侧填土刚度 ，因此会在涵 顶平面土层产生不均匀沉降 ， 且在涵顶处沉降差最 大， 从涵顶 向上逐渐减小 ， 并在涵顶填土上部某一高 度处减小为零 ， 即存在一均匀沉陷的等沉面［ 棚 。等沉 面及涵顶土压力计算公式如下 ：
第 ２ 总第２ ５ 期（ １ 期）
２ １ 年 ４月 ０２
山西交通科技
Ｎｏ２ ． ＡＤ ． ｒ
Ｓ ＨＡＮ Ｓ ｍ ＮＣ ＆ ＴＥ ＨＮ ＯＧＹ ＯＦ Ｃ Ⅺ Ｃ Ｅ Ｃ ｏＬ ＯＭＭＵ Ｉ Ａ Ｉ Ｎ Ｃ Ｔ ＯＮＳ
高路堤涵洞土压力计算方法研究
陶云 川
（ 山西省交通建设质量安全监督局 ， 太原 山西 ０００ ） ３０ ６
以山西省境内岢临高速公路某高填方钢筋混凝 土拱涵洞为例 ， 涵洞长 １３ 高 ５Ｉ， ６ｍ， ２ ． ｍ， 宽 涵 ３ ｎ
洞地 基及填土压缩模量均为 ５． Ｍ ａ ０ Ｐ ，填土重 度 ０ １． ｋ ， ８ Ｎｍ， Ｏ 内摩擦角 ３ｏ ， ０ 泊松 比 ０ ５ 以此为条件 ． ， ３ 按上述 ４ 种方法对涵顶土压力进行计算， 得出涵顶土
计算涵顶土压力采用 的是线性土压力计算方法 ， 计 算结果是不安全的，但在规范中作为永久作用的土 的重力荷 载 ，在设 计 过程 中需 要 （ 转第 ５ 下 ３页）
２１年第２ ０２ 期
李晓俊 ： 山隧道 出口滑坡 治理及分析 恒 治理措施是合理有效的。
．３ ５．
对滑坡段原衬砌结构进行 了加强 ，初期支护采 用喷 ２ ｎ Ｃ ５ ７ ｌ厚 ２ 混凝土 ， ２ａ ｃ Ｉ ０ 钢拱架 ，纵向间距 ６ 二次衬砌采用 Ｃ ５ ０ｃ ｍ， ２ 钢筋混凝土， 厚度 ４ ５ｃ ｍ。
［ 郑颖人 ， １ １ ］ 陈祖煜 ， 王恭先 ， 边坡与滑坡工程治理 【 】 等． ＾． Ｉ 第 ２版． 北京 ： 民交通出版社 ，０ ０ ４ ０ ４ ０ 人 ２ １ ：４ －６ ．
移观测值在允许值 内，滑坡体通过治理已经处于稳 定状态 。 表明对该段滑坡采取先部分削方卸载 ， 然后
Ｌ ｉｏｊｎ Ｉ ａ． Ｘ ｕ
（ｈ ｎ ｉ ｒ ｖｎ ｉｌ ｓ ｎＩ ｓ ｔ ｔ ｆＣ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ， ａｙ ａ ，ｈ ｎ ｉ ３ ０ ２Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｘ ｏ ｉｃ ｉ ｔ ｕｅｏ ｏ Ｐ ａ Ｄｅ ｇ ｎ ｉ ｎｃ ｉ ｓ ｉｕ ｎＳ ａ ｘ ０ ０ １ ，ｈｎ ） ａｏ Ｔ
基金项 目： 山西省交通 建设科技项 １ １— － ７ ￣（１２ １）
２ １ 年第 ２ ０２ 期
陶云川： 高路堤涵洞土压力计 算方法研究
．５ ４．
式 中： 根据 月 日为填土高度 ； （ Ｄ为涵顶外部宽度 ） 来确定 ， 取值见表 １当填土久经压实 ， ｋ １ 。 居 ， 取 ＝． ０
算截面至路面顶的高度。 该计算公式没有考虑涵洞与周围填土的共同作
用及涵洞埋设边界条件对涵顶土压力的影响 ，特别 是忽略了由于涵洞与周围填土刚度差异造成的涵顶
内外土柱体的沉降差 ，从而导致涵洞顶部产生的土 压力集中现象 ， 如图 １ 所示。 因此现行公路规范中的 计算公式不能准确估计涵洞结 构物的实际受 力状 态， 计算结果不安全。
Baidu Nhomakorabea７
１ ． ３
８
１５ ． ２
９ 大 等 Ｏ 于 于１
１ ． ２ １５ ． １
该公式虽然考虑了涵顶土压力集 中现象 ，但计 算属于经验系数法 ， 公式 中系数没有 明确的物理意 义 ，其 中对涵顶土压力集中系数影响最大的填土物
理力学性质并没有在计算公式中得到体现 ，因此铁 路规范 中的计算公式不能反映土压力随填土高度变
１ 公路桥涵设计通用规范 ． １ 在我国 《 公路桥涵设计通用规范）ｒＧ Ｄ ０ （ｒ ６— ２０ ） ０ ４ 中规定囱 作用 于涵顶的竖向土压力采用土柱 ， 法计算 ， 如式（ ）即涵顶土压力将随填土高度呈线 １， 性 变化 。
收稿 日期 ：０ ２ Ｏ 一 ８修 回 日期 ：０２ ０— ０ ２ １一 ｌ １ ； ２ １— ２ ２
２ 工程 实例
ａ ） 对于高填方路堤下涵洞垂直土压力荷载的计 算 可 采 用我 国现 行 的铁 路桥 涵 规 范 设 计规 范 ， Ｍ ｒ ｏ 公式在填土高度超过 ２ 的情况下计算结 ａｔ ｓｎ ０ｎ ｌ
果较为保守 ， 并且需要确定等沉面高度 ， 计算过程复
杂， 不适用于工程设计 。 ｂ 公 路桥涵设计通用规范》Ｊ Ｇ Ｄ ０－０ ４ ） 《 （ ｒ ６－２ ０ ） ］
【 ３△）（， ２ ， 中△ 为涵管结构 物 自身垂直 （ ＋ ４ △＋ ） 其 △ 一 △ 变形 ，： △ 为涵管 以下地基沉 降 ，， △ 为涵管 以外地基
沉降 ， △ 为涵管两侧填土在高度 ａ Ｄ范围内的垂直 变形 ， 可取 △ ＝ｒ － ｏ ＤＥ； 为填土模量 。 （ Ｈ） ／． Ｈ ａ Ｅ
６ 结语
一
ｂ ） 隧道洞 口由于埋深浅、 地质条件差 施工过程 中易诱发地质灾害现象 ，在地质勘察和选线中应进 步加强勘探工作 ， 尽量避让地质灾害段 。
ａ ） 滑坡治理工程完工 １ 年以来 ， 对地表及抗滑 桩进行 了监控观测 ， 桩顶总变形小于允许变形值 ， 位
参考 文献 ：
土
土
压力计算理论进行 了比较 ，分析了这 ３ 种计算方法 的适用范围及不足，为高速公路设计 中的涵顶土压 力计算提供一些指导和建议。
１ 土压 力的理 论计算 方法分 析
柱鹰 Ｊ ＋柱 Ｉ ｆ
・ ； ： ， ： ・ ： ． ．ｈ ’■． 叫
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图 １ 涵顶 土 压 力 集 中现 象