山区高填方涵洞设计探讨
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第 ２期（ 总ｇ２９期） ０ ２ 年 ４月 ０ １ １ Ｓｔ ＸＩ Ｃ Ｅ Ｉ ＡＮ Ｉ Ｓ
山西交通科技
！ Ｑ 堡 ！ Ｑ ！塾
Ｎ． ｏ２
山区高填方涵洞设计探讨
张 继炯
（ 山西省 交通规 划勘察 设计 院 ， 山西 太原 ００１） ３ ０ ２
摘要 ： 细叙述 了山 区高填 方 涵洞的 布置 、 式 选择 和 地基 处理 方 法 ， 出了垂直 土压 力 详 型 给 的 实用计 算公式 ， 并结合 工作 经验 ， 从设 计 角度 出发提 出 了一 些技 术性 建议 。 关键词 ： 山区 ； 高填 方 ； 涵洞 ； 承栽 力 中图分 类号 ： ４ ９１ Ｕ ４． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ６ ３ ２ （０ ）２－ ５ － ３ １ ０ － ５ ８２ １ ０ － ０ ９ ０ １ ０
垂 直土 压力 的计算可 以采用 有 限元 方 法计算也 可按 规 范给 出的公 式计算 ，有 限元方 法的计算 结果 较为
填方涵 洞的设计 提 出一些 自己的观 点 。
１ 设计 原则及设 计方 法 １ 设 计原则 ． １ ，
ａ全 面贯 彻 “ 全 、 用 、 济 、 观 ” １ 安 实 经 美 的方 针 和 设计 新理念 的要求 ， 选用技 术可靠 ， 经济 合理 的工程
山区地 形复 杂 ， 深沟 、 型 沟众 多 ， 路跨 越 冲 异 公
沟多 以涵 洞为 主要 方式 ，所 以高填方 涵洞在 公路构 造 物 中所 占比例较 大 。 山西是一 个多 山的地 区 ， 而在
ｆ 跨人 工 沟渠 的涵 洞 布设 应 以原 有 沟渠 为基 ） 兼 础 ，以不打乱 现有排 灌 系统为 原贝 ，必 要 时合 理合 Ⅱ 并 ； 跨越 非 人工 沟渠 的涵 洞按 照地 形 、 兼 排水 、 汇水
为１ ０ １ ５具体取值方法可参考铁路桥涵设计基 ． ． ， ０ ４ 本规 范 ，采 用修 正后 的计 算 公式所 得结果 已完 全可
材 、 于施工和 养护 以及节省 投资 的原则 。 便
收 稿 日期 ：０ ０ １一 ９ 修 回 日期 ：００ １— ０ ２ １— ｌ ２ ； ２ １— ２ ２ 作者简 介 ： 张继 炯 （９ １７ ）男 ， ， 山西 原 平 人 ， 程 师 ， 学 硕 士 ，０ ３ 毕 业 于太 原 理 工 大 学 土 木 系 结 构 工 程 专 业 。 工 工 ２０ 年
・
６・ Ｏ
山西 交通科技
２ １ 年 第 ２期 ０１
以满足工 程需要 。
２ 涵洞 布置及型 式选择
况 下不适 宜采用 这种方式 ， 采用此 种方式 ， 必须有 准 确 的实测 横断 和纵断 。
在笔 者 参 加 的 山西 临 县 至 离 石 高速 公 路 项 目
承受 的垂直 土压力 ，因为规 范规定垂 直土压 力按 涵 顶面 内土柱重 量计 算 ，而没有考 虑涵 洞两侧 土体 与
涵顶土体 间 的不均 匀沉 降产 生 的附加应力 ，不均匀 沉 降产 生的 附加 应力 对土压 力 的影 响很 大 ，为 了消 除这一 因素 的影 响 ，我们参 考铁路 规范采 用 土应力 集 中系数． 修 正规范 公式 ，ｌｃ ，ｙ 取值 一般 ｊ ｝ 床 ￣ ｒｋ Ｈ，： ０ －，
ｄ涵洞 孑跨 除满 足设计 流量 、 ） Ｌ 水文 要求 外 ， 充 应 分考 虑施工 因素 、 期运 营和结构 安全性 等 因素 。 后 ｅ根据 地形 、 ） 地质 、 水文 、 土 高度 ， 填 结合 农 田水 利设 施兼 顾人 机通 过行 走 等具 体 情况 进行 布 设 ， 一
般宜采 用逢沟 设涵 的原 则 。遵 循 因地制 宜 、就地 取
面积等 因素设 置 。
１ 计 算 方法 ． ２
山区高等级 公路 的设计 中 ， 路线标 准要 求高 ， 高填深
挖路 段多 ，高填涵 所 占比例较大 ，设计 问题尤 为 突 出。 高填涵是 山区公 路特殊 排水 构造物 ， 具有 受力 其 复 杂 、 基 承载力 要求 高 、 地 工程 量 大 的特 点 ， 高填 对
方案 。
精确 ， 但是 计 算过 程较 为 复杂 ， 用性 不 强 ； 式计 实 公 算 方法较 为简单 方便 ， 但其计 算结果 精度 不高 。 我们 设计 中一般 采用 公式计 算方 法 ，规 范给 出的计算 公
式 ：－ｙ ｏ Ｈ。 －
ｂ涵 洞 结构 的安全 性 设计 应 引起 足够 重 视 ， ） 根
一ห้องสมุดไป่ตู้
计规 范》 《 、公路 圬工桥 涵设计 规范 》 中承 载能力 极限 状态 和正 常使用 极限状 态设计 的规定 ；涵 洞设计 应
采用 车辆荷 载 ， 洞结 构 的冲击系数 采用０３ 涵 ．。
般采用 拱涵 。 以下从设 计 角度 出发 ， 结合 实践对 高
公 路涵 洞 的计 算 主要包括 土压力 的计算 、上 部 结构 的计 算 、 台 的计 算 、 口构造 的计 算 、 基 承 涵 洞 地 载力验 算等 。 高填 方涵 洞 的计 算 主要 是垂 直 土压 力 的计 算 ，
据 已建 项 目的经验 和教训 ，选用设 计 、施 工技术 成 熟， 质量 易于控 制 的结 构方案 ， 确保 涵洞 品质 。 ｃ在 满 足涵 洞使 用 功 能及 合 理 造 价 的前 提 下 ， ） 力 求涵 洞造型新颖 美观 ， 与周 围环境协 调 ， 视环境 重 保护。
规范 给 出的公 式虽 简便但 不能反 应 出涵洞真 实
山区高填 方涵洞 的结构设 计应 符合 《 公路 桥涵
设 计通 用规 范 》 《 路 钢 筋混 凝 土及 预应 力 桥 涵设 、公
涵 的设 计 问题进 行探 讨研究 ， 以节约工 程投 资 、 可 减 少安全 隐患 ， 高等级 山区公 路具 有重要 意义 。 对 高填
方涵 洞一 般指 填土 高度 大 于 １ ２ｍ的涵 洞 ， 构 型式 结
山西交通科技
！ Ｑ 堡 ！ Ｑ ！塾
Ｎ． ｏ２
山区高填方涵洞设计探讨
张 继炯
（ 山西省 交通规 划勘察 设计 院 ， 山西 太原 ００１） ３ ０ ２
摘要 ： 细叙述 了山 区高填 方 涵洞的 布置 、 式 选择 和 地基 处理 方 法 ， 出了垂直 土压 力 详 型 给 的 实用计 算公式 ， 并结合 工作 经验 ， 从设 计 角度 出发提 出 了一 些技 术性 建议 。 关键词 ： 山区 ； 高填 方 ； 涵洞 ； 承栽 力 中图分 类号 ： ４ ９１ Ｕ ４． 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ６ ３ ２ （０ ）２－ ５ － ３ １ ０ － ５ ８２ １ ０ － ０ ９ ０ １ ０
垂 直土 压力 的计算可 以采用 有 限元 方 法计算也 可按 规 范给 出的公 式计算 ，有 限元方 法的计算 结果 较为
填方涵 洞的设计 提 出一些 自己的观 点 。
１ 设计 原则及设 计方 法 １ 设 计原则 ． １ ，
ａ全 面贯 彻 “ 全 、 用 、 济 、 观 ” １ 安 实 经 美 的方 针 和 设计 新理念 的要求 ， 选用技 术可靠 ， 经济 合理 的工程
山区地 形复 杂 ， 深沟 、 型 沟众 多 ， 路跨 越 冲 异 公
沟多 以涵 洞为 主要 方式 ，所 以高填方 涵洞在 公路构 造 物 中所 占比例较 大 。 山西是一 个多 山的地 区 ， 而在
ｆ 跨人 工 沟渠 的涵 洞 布设 应 以原 有 沟渠 为基 ） 兼 础 ，以不打乱 现有排 灌 系统为 原贝 ，必 要 时合 理合 Ⅱ 并 ； 跨越 非 人工 沟渠 的涵 洞按 照地 形 、 兼 排水 、 汇水
为１ ０ １ ５具体取值方法可参考铁路桥涵设计基 ． ． ， ０ ４ 本规 范 ，采 用修 正后 的计 算 公式所 得结果 已完 全可
材 、 于施工和 养护 以及节省 投资 的原则 。 便
收 稿 日期 ：０ ０ １一 ９ 修 回 日期 ：００ １— ０ ２ １— ｌ ２ ； ２ １— ２ ２ 作者简 介 ： 张继 炯 （９ １７ ）男 ， ， 山西 原 平 人 ， 程 师 ， 学 硕 士 ，０ ３ 毕 业 于太 原 理 工 大 学 土 木 系 结 构 工 程 专 业 。 工 工 ２０ 年
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６・ Ｏ
山西 交通科技
２ １ 年 第 ２期 ０１
以满足工 程需要 。
２ 涵洞 布置及型 式选择
况 下不适 宜采用 这种方式 ， 采用此 种方式 ， 必须有 准 确 的实测 横断 和纵断 。
在笔 者 参 加 的 山西 临 县 至 离 石 高速 公 路 项 目
承受 的垂直 土压力 ，因为规 范规定垂 直土压 力按 涵 顶面 内土柱重 量计 算 ，而没有考 虑涵 洞两侧 土体 与
涵顶土体 间 的不均 匀沉 降产 生 的附加应力 ，不均匀 沉 降产 生的 附加 应力 对土压 力 的影 响很 大 ，为 了消 除这一 因素 的影 响 ，我们参 考铁路 规范采 用 土应力 集 中系数． 修 正规范 公式 ，ｌｃ ，ｙ 取值 一般 ｊ ｝ 床 ￣ ｒｋ Ｈ，： ０ －，
ｄ涵洞 孑跨 除满 足设计 流量 、 ） Ｌ 水文 要求 外 ， 充 应 分考 虑施工 因素 、 期运 营和结构 安全性 等 因素 。 后 ｅ根据 地形 、 ） 地质 、 水文 、 土 高度 ， 填 结合 农 田水 利设 施兼 顾人 机通 过行 走 等具 体 情况 进行 布 设 ， 一
般宜采 用逢沟 设涵 的原 则 。遵 循 因地制 宜 、就地 取
面积等 因素设 置 。
１ 计 算 方法 ． ２
山区高等级 公路 的设计 中 ， 路线标 准要 求高 ， 高填深
挖路 段多 ，高填涵 所 占比例较大 ，设计 问题尤 为 突 出。 高填涵是 山区公 路特殊 排水 构造物 ， 具有 受力 其 复 杂 、 基 承载力 要求 高 、 地 工程 量 大 的特 点 ， 高填 对
方案 。
精确 ， 但是 计 算过 程较 为 复杂 ， 用性 不 强 ； 式计 实 公 算 方法较 为简单 方便 ， 但其计 算结果 精度 不高 。 我们 设计 中一般 采用 公式计 算方 法 ，规 范给 出的计算 公
式 ：－ｙ ｏ Ｈ。 －
ｂ涵 洞 结构 的安全 性 设计 应 引起 足够 重 视 ， ） 根
一ห้องสมุดไป่ตู้
计规 范》 《 、公路 圬工桥 涵设计 规范 》 中承 载能力 极限 状态 和正 常使用 极限状 态设计 的规定 ；涵 洞设计 应
采用 车辆荷 载 ， 洞结 构 的冲击系数 采用０３ 涵 ．。
般采用 拱涵 。 以下从设 计 角度 出发 ， 结合 实践对 高
公 路涵 洞 的计 算 主要包括 土压力 的计算 、上 部 结构 的计 算 、 台 的计 算 、 口构造 的计 算 、 基 承 涵 洞 地 载力验 算等 。 高填 方涵 洞 的计 算 主要 是垂 直 土压 力 的计 算 ，
据 已建 项 目的经验 和教训 ，选用设 计 、施 工技术 成 熟， 质量 易于控 制 的结 构方案 ， 确保 涵洞 品质 。 ｃ在 满 足涵 洞使 用 功 能及 合 理 造 价 的前 提 下 ， ） 力 求涵 洞造型新颖 美观 ， 与周 围环境协 调 ， 视环境 重 保护。
规范 给 出的公 式虽 简便但 不能反 应 出涵洞真 实
山区高填 方涵洞 的结构设 计应 符合 《 公路 桥涵
设 计通 用规 范 》 《 路 钢 筋混 凝 土及 预应 力 桥 涵设 、公
涵 的设 计 问题进 行探 讨研究 ， 以节约工 程投 资 、 可 减 少安全 隐患 ， 高等级 山区公 路具 有重要 意义 。 对 高填
方涵 洞一 般指 填土 高度 大 于 １ ２ｍ的涵 洞 ， 构 型式 结