高等级公路中钢筋混凝土圆管涵的受力分析.pdf

高等级公路中钢筋混凝土圆管涵的受力分析 赵 平I方 志2黄谋钊1谭冬莲2张浩江2刘三健!苏格兰1唐英旺2 (1，湖南省临长高速公路建设开发有限公司;;2.湖南大学土木工程学院) 摘 要 针对目前高速公路中钢筋混凝土圆管涵普遍开裂这一现象，本文对国内现行有关规范、关}闷 公跺规范及加拿大公路规范中关于钢筋混凝土圆竹涵内力计算方法进行了分析、比较和评述，提出r比较符 介实际悄况的高速公路中钢筋混凝土圆管油的内力计算方法。 关健词高速公路，筋混凝土伽管涵内“争析 钢筋混凝土管涵具有制作方便、安装工艺简易和较好的结构受力及经济性能等优点，因而 在公路及市政工程建设中得到极为广泛的应用。但是，在我国公路建设中，尤其是高等级公路 卜程建设中，所采用的钢筋混凝土涵管普遍出现涵管开裂现象，使得涵管部分或全部失效，影 响厂已建公路的运营状态。虽然管涵属于公路工程中的附属构筑物，但一旦出现问题，由于其 理深较大，将很难对其予以维修和加固，也会由于其排水不畅而可能导致路基(特别是高填路 4)因地基含水量的变化而使其强度降低 另外，目前对公路中圆管涵的内力计算各行业规范 所采用的计算方法不尽相同，所得结果亦相差较大。为了探讨高等级公路中更符合实际受力 情况的圆涵管内力计算方法，本文对国内水利工程、市政工程、公路工程和铁路工程四种国内 规范11,12;131f4J及美国公路规范和加拿大国家公路规范中有关钢筋混凝土管涵内力的计算方 ，进行了分析比较，并依据实际工程调查结果和试验资料进行了评述。 几种计算方法概述 高等级公路中的涵管均系上埋式涵管，一般 按无压管计算，其外荷有垂直土压力、侧向土压 口 门 力、乍辆荷载引起的垂直压力和侧向压力以及管_ 曰 口 节自重等。然而，对同种类型涵管的荷载和内力 计算各行业规范的相关规定却不尽相同。 、 丙目 口 1. 水 〔规范计算方法[’} 日 目 水L规范所采用的计算简图如图I所示，图- 曰 ! 日 1#1PH.BI，分别为车辆荷载引起的土压力强度和填 目 目 上土压力强度 . ‘ 1.1.1荷载计算 川 垂直土压力计算按公式(1)计算: 图1涵管计算简图 ‘。二BBD1=CAYsD (1) 266 式中:仇— 土压力集中经验系数，与地基土壤种类,h厂D:以及涵管突出比a。有关，这里ao 定义为a。二CID,,C的意义参见图I; Y, 填土容重; D,— 管外径; h.— 管顶以上填土高度。 (2)侧向土压力采用r.K.克列恩的矩形分布假定[5j，其合力大小按公式(2)计算 。‘=D,aoy,Hotan2(450一9/2) (2) 式中:D,,Yr,a。含义同(1.2)式; Ho— 填土表面至管中心距离; 9- 填土内摩擦角。 (3)地面车辆荷载 地面车辆荷载按300压力分布角在土壤中均匀分布; (4)管节自重 管节自重为沿管壁中心线垂直向下的均布荷载。 1A.2 内力计算 水工设计手册[61的内力计算是采用r.K.克列恩提出的计算方法[[5]:支点反力的计算按照 温克勒假设，确定土坡支点反力的变化曲线(对于刚性座垫地基系数为一常数)，根据不同外荷 载及不