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1、公路涵洞设计细则 解解 释释 冯忠居冯忠居 教授教授 长安大学长安大学 二零零七年九月二零零七年九月1.1.一般规定一般规定1) 公路涵洞的结构设计应遵循的规范公路涵洞的结构设计应遵循的规范。公路涵 洞的结构设计应符合公路桥涵设计通 用规范（JTG D60）中作用及其组合、公路钢 筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62） 、公路圬工桥涵设计规范（JT G D61）中承载能力极限状态和正常使用极限状态设计的规定。 2) 按承载能力极限状态时，应采用下列表达式： （9.1.2） 九九.结构设计结构设计九结构设计3) 刚性管涵的判定标准刚性管涵的判定标准。当圆管涵满足下列条件时可认为其为
2、刚性管涵，此时，作用组合时采用的土压力分项系数宜乘以1.1的系数。 .（9.1.3）2.2.作用作用1) 公路涵洞设计应采用车辆荷载。车辆荷载的纵、平面尺寸示于图9.2.1，主要技术指标规定于表9.2.1。重型车辆少的四级公路的桥涵，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。应考虑车辆荷载的多车道作用及车轮荷载的传递和分布。除填料厚度（包括路面厚度）大于等于0.5m的拱涵不计冲击力外，涵洞结构的冲击系数取用0.3。九结构设计 图9.2.1 车辆荷载的纵、平面尺寸(单位:m)九结构设计 表9.2.1 车辆荷载的主要技术指标九结构设计2) 土的重力及土侧压力宜按下列规定计算： 静土压力的标准值可按下列
3、公式计算： （9.2.2-1） （9.2.2-2） （9.2.2-3）在计算倾覆和滑动稳定时，墩、台前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可按静土压力计算。九结构设计 主动土压力的标准值可按下列公式计算（图9.2.2）： 图9.2.2 主动土压力图九结构设计当土层特性无变化且无车辆荷载时，作用在涵台前后的主动土压力标准值可按下式计算： （9.2.2-4） （9.2.2-5） 九结构设计 当土层特性无变化但有车辆作用时，作用在涵台后的主动土压力标准值在=0时可按下式计算： （9.2.2-6） 当=0时，破坏棱体破裂面与竖直线间夹角的正切值可按下式计算： （9.2.2-7） 填土的重力对涵洞的竖向和水
4、平压力强度，可按下式计算：竖向压力强度 （9.2.2-8）九结构设计水平压力强度 （9.2.2-9） 表9.2.2 系数K注：（1）D涵洞的外形宽度（m）。对于圆管涵系指 外直径。 （2）新填土的涵洞应分别按路堤为新填土和经久压 实土两种情况计算，取不利者设计。九结构设计3) 汽车荷载引起的土压力采用车辆荷载加载，并按下列规定计算： 车辆荷载在涵台后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按下式换算成等代均布土层厚度h（m）计算。 （9.2.3） 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作30角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外边的扩散线为准。九结构设计4
5、) 施加于涵洞上的温度等作用应按公路桥涵设计通用规范（JTG D60）的规定取用。3.3.洞身上部的计算洞身上部的计算1) 圆管涵 混凝土圆管涵的设计可仅考虑车辆荷载、圆管涵自重和填土产生的等效荷载的作用组合。管壁环向压力和径向剪力可不计算，仅考虑弯矩作用效应。 车辆荷载和填土在截面上的弯矩作用效应M可按下式计算： （9.3.1-1）九结构设计 圆管涵自重在截面上的弯矩作用效应Mz可按下式计算： （9.3.1-2） 混凝土圆管涵结构应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）的规定进行承载能力极限状态的承载能力（强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度的验算。九结构设计2) 正交
6、盖板涵 盖板的两端为铰接支撑在台身上端，台身下端与基础固接。盖板可按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力。当涵洞结构无支撑梁时，宜按净跨径加板厚作为计算跨径计算弯矩效应，并按净跨径为计算跨径计算剪力效应。 板的长度与宽度之比大于等于2时，可按简支单向板计算。 正交盖板涵的设计可仅考虑车辆荷载、盖板涵自重和填土产生的等效荷载的作用效应组合。九结构设计 正交盖板涵结构应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）的规定进行承载能力极限状态的承载能力（正截面强度和斜截面强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度、刚度（挠度）的验算。 钢筋混凝土正交盖板涵应符合公路钢筋混凝土及预应力混
7、凝土桥涵设计规范（JTG D62）中最小钢筋配筋率的规定。 正交盖板涵尚应按相关标准的规定进行附属结构的验算。九结构设计3) 斜交盖板涵 盖板的两端为铰接支撑在台身上端，台身下端与基础固接。盖板可按两端简支的斜板计算，可不考虑涵台传来的水平力。 简支斜板的单宽最大弯矩效应可为简支正板的单宽最大弯矩效应乘以折减系数，可不考虑板与板之间的横向联系。 （9.3.3-1）九结构设计 涵洞顶上的车辆荷载引起的垂直土压力计算与正交盖板涵相同。 斜交盖板涵的设计可仅考虑车辆荷载、盖板涵自重和填土产生的等效荷载的作用效应组合。 斜交盖板涵结构应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）的规定
8、进行承载能力极限状态的承载能力（正截面强度和斜截面强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度、刚度（挠度）的验算。九结构设计 钢筋混凝土斜交盖板涵应符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）中最小钢筋配筋率的规定。单宽范围内垂直于主筋方向或者平行于简支边方向布置的分布钢筋数量应同时满足下述要求： （9.3.3-2） 斜交盖板涵尚应按相关标准的规定进行附属结构的验算。九结构设计4) 箱涵 钢筋混凝土箱涵可按矩形框架设计、计算，框架的轴线以构件混凝土断面的重心轴线为准。进行超静定结构内力效应分析时，可按全截面考虑。 箱涵的顶板、底板和侧墙可按偏心受压构件设计、配筋。 箱涵体内外的温度
9、变化值可按(1015)考虑；底板、侧板分期浇筑时，混凝土收缩的影响可按降温10考虑。九结构设计 箱涵的设计可仅考虑车辆荷载、箱涵自重和填土产生的等效荷载的作用效应组合。 箱涵结构的顶板、底板和侧板应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）的规定进行承载能力极限状态的承载能力（正截面强度和斜截面强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度、刚度（挠度）的验算。 钢筋混凝土箱涵结构应符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）中最小钢筋配筋率的规定。九结构设计 钢筋混凝土箱涵的设计应检算涵底的地基承载力，并应满足相关规范的要求。5) 拱涵 拱涵的拱圈宜按无铰拱计算，其
10、矢跨比不宜小于1/4。拱涵可不考虑曲率、剪切变形、弹性压缩、温度作用效应和混凝土收缩效应。 整体式涵洞基础底面地基土的承压应力，可按涵长根据不同的填土高度分段计算。 圬工拱涵主拱圈高度按下列公式计算确定：九结构设计 （9.3.5-1）或 （9.3.5-2） 拱涵的拱圈应按公路圬工桥涵设计规范（JTG D61）的规定进行承载能力极限状态的承载能力（正截面强度）、稳定性验算。4.4.洞身涵台的计算洞身涵台的计算1) 盖板涵涵台 应按公路圬工桥涵设计规范(JTG D61)的规定，将涵台上部盖板与涵底支撑梁或固定基础作为涵台的上下支撑点，涵台作为上下端简支的竖梁，验算墙身圬工在竖直荷载 九结构设计和水
11、平压力作用下的承载能力（强度和稳定性），并应符合相关规范的规定。 应按公路圬工桥涵设计规范（JTG D61）的规定，将涵台（轻型）身、一字墙（当一字墙和涵台结成整体时）和基础视作为弹性地基上的短梁，验算涵台在轴线方向竖直平面内的弯曲承载能力，并应符合相关规范的规定。 应按有关规范的要求，验算涵台下地基土的承载能力。 九结构设计2) 拱涵涵台 拱涵涵台的设计和验算应考虑恒载与全孔或半孔车辆荷载及其单侧水平推力的组合状况。 拱涵涵台应按偏心受压构件验算台墙的承载能力（正截面强度和稳定性）。抗倾覆和抗滑动的稳定系数应不低于1.3。 应按有关规范的要求，验算涵台下地基土的承载能力。九结构设计5.5.洞口构造的计算洞口构造的计算1) 八字翼墙应按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62）、公路圬工桥涵设计规范（JTG D61）和现行公路桥涵地基与基础设计规范分别验算其滑动稳定性、倾覆稳定性、基底应力、基底偏心距和墙身强度。2) 八字翼墙可按独立墙计算。3) 一字墙（端墙）宜作为挡土墙结构按现行公路桥涵设计规范分别验算其强度和应力。九结构设计
