涵洞计算
加_第六章__涵洞结构计算详解
情况四：基底不变形，路堤压实不好
涵洞横向扩大纵向压缩（图中未示）
PZ PB F
PZ PB F
2）刚性管
情况一：涵洞基底变形，未压实的路堤沉降
①刚性涵洞的基底压力和沉降，一般较邻近路堤 下为大。 ②填土作用于涵洞上的压力，大于洞顶土柱的重 力。
PZ PB F
③ 涵洞变形，竖直方向直径减小，水平方向直 径增加。
3）荷载组合及内力
（1）跨中弯矩：
lp——盖板计算跨径(m) lo——盖板净跨径(m)； h——盖板厚度(m)。
1 2 M 恒 ( g g z )l p 8 l p l0 h
M活
pc c (l p )(1 ) 4 2
c——压力扩散面积的长度c =a， 1+μ——冲击系数，按规范取用。
情况二: 涵洞基底不变形，路堤有沉降 ①填土作用于涵洞的压力，大于洞顶土 柱的重力。 ②涵洞变形不影响其上的压力数值。
情况三：基底变形， 路堤压实很好，不发 生压缩变形。
整体沉降
情况四：基底不变形， 涵上路堤压实良好。 填土对涵洞产生的压 力等于洞顶土柱重力
结论：
(1)对铰式涵洞，填土对涵洞的压力总是 小于或等于洞顶土柱重力；对于刚性涵 洞，其洞顶上的土压力总是大于洞顶土 柱重力。 (2)从实用角度看，情况一和情况二最为 常见； (3)从受力的角度看，铰式体系比刚性体 系更为有利。
第六章 涵洞结构计算
第一节 涵洞结构计算概要 —、概述
涵洞在各种外荷载的作用下的内力计算，由强度和稳定条 件的要求的确定涵洞断面尺寸，结构及钢筋配筋的数量。
洞身的结构计算： 1 涵洞外荷载计算； 2 钢筋混凝土圆管涵计算； 3 钢筋混凝土盖板涵计算． 4 钢筋混凝土箱涵计算等。
涵洞计算
【掌握】第一节 涵洞长度计算 【掌握】第二节 洞口建筑工程数量计 算
-
第一节 涵洞长度计算
一、正交涵洞长度计算
c a i*L1
B1
B2
(H－i*L1－a)
(H + i*L2 －b) c
i*L2 b
L1
-
L2
L 1 B 1 (H a i1 L )m C
L1B1(H 1iam )mC
L1B1(H 1a iim 1B)mC
L 2 B 2 W ( H b i2 L i 1 W ) m C
L 2B 2W (H 1 ibm i1 W )m C
-
2.i1和i方向相反时
L 1 B 1 W ( H a i1 W ) m C
L 1B 1W (H 1 ia m i1 W )m C
L 2 B 2 ( H b i2 L
3.涵洞与路线斜交，考虑路基纵坡影响时 HL1i2sia n
L 1B 1(H c a o a L 1 i2 sism ia n )m C
(a c i) L o m 1 L 1 i 2 s m sa i B 1 n ( H a ) m C
(3)墙顶面面积：
AC1m02(Hh)
-
二、矩形护坡 1.矩形护坡的布置形式 （1）涵洞与路线正交 （2）涵洞与路线斜交： 正布置和斜布置（常用） 2.一个矩形护坡的体积计算 （1）矩形护坡体积
-
① 片石砌体 V 1V 外 V 内 1 12 m(H n3H 03)
② 砂砾垫层
V2
t1 t
V1
③ 锥心填土
2. 翼墙的体积计算
（1）墙身体积：
单个翼墙外形：
-
： 单个翼墙外形
涵洞结构计算详解ppt课件
假定管顶填土压力一部分由涵管承受，一部分由沟槽边 摩擦力分担。
除无粘性的砂及卵石外，槽边摩擦力颇大，可减小涵管 的压力。
普通土吸水饱和时，上述摩擦力或粘结力减小，涵洞所 承受的荷重加大。
涵洞承受的最大荷载：
gv C B2
涵身两侧土颗粒的垂直位移大于涵身上部土颗粒的垂直位 移，从而将产生方向向下的摩擦力。
作用于涵顶上的垂直土压力增加，除涵顶部的土柱质量外， 还应包括向下的摩擦力，涵洞的垂直和水平力将逐渐 增加。
5
3）涵洞的受力与洞身变形有关
柔性管 E ( t )3 1 ES r
刚性管 E ( t )3 1 ES r
第六章 涵洞结构计算
第一节 涵洞结构计算概要 —、概述
涵洞在各种外荷载的作用下的内力计算，由强度和稳定条 件的要求的确定涵洞断面尺寸，结构及钢筋配筋的数量。
洞身的结构计算：
1 涵洞外荷载计算；
2 钢筋混凝土圆管涵计算；
3 钢筋混凝土盖板涵计算．
4 钢筋混凝土箱涵计算等。
1
二、涵洞受力特点及受力图式
再进行回填。 回填时 填土必然要产生沉降 变形，槽壁对会
填土产生摩擦力，涵洞上的土压力一般小于沟 内填土柱的重量。
4
(3)填埋式施工
在填方地段的涵洞，一般是先安装涵洞，然后再在其上分 层填筑路基。
涵管两侧填土的可压缩性较刚性涵身的可压缩性大得多。 涵洞两侧的填土厚度也大于管顶填土厚度。
2
2）涵洞的受力与施工方法有关
（1）顶推法施工 为避免在涵洞施工中进行大开挖，
或为保证已成路基生性时用。 仅在距地面较深处取土，施工中被
扰动的土体仅限同周围较近的土体。 作用于涵洞上部压力为与涵洞顶宽
涵洞计算公式
第六章 涵洞设计与放样第一节 涵长计算一、正交涵洞长度计算〔一〕无超高加宽时： B 上=B 下=0.5B H —路基填土高度，涵底中心至路基边缘高度。
h 上、h 下——涵洞上下游洞口建筑高度。
m —路基边坡率 i0——涵底坡度L 上、L 下——涵洞上下游水平长度〔m 〕。
L 上=i0m 1h -H m ⋅++上）（上BL 下=i0m 1h -H m ⋅-+下）（下B涵洞总长L= L 上+L 下假设缘石外低端不在路基边坡延长线时，h 上、h 下用h 上+t 、h 下+t 代替，t ——厚，a ——宽〔二〕有超高加宽时〔设在平曲线内〕 1、i0与i1方向一致图6-1无超高加宽时涵长计算L 上=i0m 1i1B h -H m ⋅+⋅++）上（上BL 下=i0m 1Wi1W h -H m ⋅-+⋅-+）下（下BB 上、B 下——半个标准路基宽 W ——路基加宽 涵洞总长L= L 上+L 下注意：路基的设计高为未超高加宽前路基内侧边缘点的高程。
2、i0与i1方向相反 L 上=i0m 1i1h -H m ⋅+⋅-++）上（上W W BL 下=i0m 1i1B h -H m ⋅-⋅++）下（下B涵洞总长L= L 上+L 下〔三〕斜交斜做涵洞因：L 上•cos α=B 上+m 〔H- h 上- L 上•i0〕+a 所以：L 上=i0m c a h -H m ⋅+++αos B 上）（上同理：L 下=i0m c ah -H m ⋅-++αos B 下）（下图6-2有超高加宽时涵长计算1图6-3有超高加宽时涵长计算2图6-4斜交斜做涵长计算实训工程：根据条件计算涵洞长度。
实训时间：2课时。
第二节涵址测量一、涵位中桩钉设直线上的涵位用花杆穿线的方法〔经违仪〕确定中桩，或用全站仪坐标法定设中桩。
曲线上的涵位用切线支距法定设中桩。
切线支距法步骤：1、预估ZY到涵中心桩的曲线长。
2、查切线支距X 、Y ，或根据曲线长和偏角计算X 、Y 。
涵洞模板计算书
涵洞模板计算书一、墙身模板计算K51+025涵洞墙身高度H=5.78m，厚度1.2m，每段长度6m。
1、混凝土采用坍落度为60mm～90mm的普通混凝土，混凝土重力密度γ3，浇筑速度2.5m/h，浇筑入模温度T=30o C。
c=25KN/m根据侧压力计算公式β1=1.0，β2=1.0公式1F=0.22γc t oβ1β2υ1/2=0.22γc200/（T+15）β1β2υ1/2=0.22×24×200/（30+15）×1.2×1.15×2.51/2=51.3kN/㎡公式2F=γc H=25×5.78=144.5kN/㎡按取最小值，则最大侧压力为51.3kN/㎡2、外楞间距计算按三跨以上连续梁进行计算（1）抗弯强度验算：本墙身模板内楞为横向肋骨，间距a=0.45m，外楞为纵向肋骨。
Ф48mm钢管的截面抵抗距W=Π（d14-d24）/32d1=3.14*（484-41.54）/（32*48）=4788N/mm3强度设计值ƒ=215MPa根据公式外楞最小间距m m 667450103.51478821510103=⨯⨯⨯⨯==-Fa fW b模板现外楞间距600mm < b=667mm满足要求（2）挠度计算Ф48mm 钢管的弹性模量E=2.1×105，惯性矩I=WR=4788*24=11.5×104容许挠度值[w ]=3mm ，则外楞最小间距 []mm 828450103.513105.11101.215015034544=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-Fa w EI b模板现外楞间距600mm < b=828mm满足要求3、拉杆间距计算按三跨以上连续梁进行计算（1）抗弯强度验算：本墙身模板内楞为横向肋骨，间距a=0.45m ， 外楞为纵向肋骨。
2根Ф48mm 钢管的截面抵抗距W=2*4788=9576N/mm 3强度设计值ƒ=215MPa根据公式外楞最小间距m m 944450103.51957621510103=⨯⨯⨯⨯==-Fa fW b模板现外楞间距750mm < b=944mm满足要求（2）挠度计算Ф48mm 钢管的弹性模量E=2.1×105， 惯性矩I=2×11.5×104=23×104容许挠度值[w ]=3mm ，则外楞最小间距 []mm 985450103.5131023101.215015034544=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==-Fa w EI b模板现外楞间距750mm < b=985mm满足要求4、拉杆拉力计算工程使用拉杆横向间距a=0.6m ，纵向间距b=0.75m拉杆承受最大拉力P=F ·A=F ·a ·b=51.3×0.6×0.75=23.1kN工程中使用Ф16对拉螺栓容许拉力为24.5kN ，满足要求。
箱涵、涵洞半压力流和非淹没压力流水力计算程序
半压力流涵洞计算适用条件：1.2D<H<1.5D,h<D(H为进口水深，D为涵洞高，△Z=a.q2^2/(2g.φ^2.hs^2)-a.q2^2/(2g.hc2^2) 1.093 d1=σ0.hc2-hs-△Z0.880池深差：d1-d0.000 3）消力池长度计算：水跃长度Lj=6.9×(hc2-hc1)20.62斜坡段长度Ls=m×(P+d) 5.64消力池长度：Lsj=Ls+β.Lj21.10三、消力池底板厚度计算1.基本资料消力池进口处的单宽流量q(m3/s.m)17.692上游总水头H0(m) 6.748消力池底板计算系数k1(可采用0.15～0.20）0.15消力池底板安全系数k2(可采用1.1～1.3） 1.2消力池底板的饱和重度γb(kN/m3)24消力池跃前收缩水深hc1(m) 1.912消力池跃后水深hc2(m) 4.900消力池跃前收缩断面流速Vc(m/s)9.253 2.按抗冲要求计算消力池底板厚度t(m)1.02取消力池的底板厚度（等厚）为：t= 1.1 3.按抗浮要求验算消力池底板顶面的水重（水深为跃后水深）：W=γ.hc249.00消力池底板上的脉动压力（跃前收缩断面流速水头的5%）2.18 Pm=0.05γ.Vc^2/(2g)消力池底板底面的扬压力：U=γ(hc2+t)60.00消力池底板安全系数： 2.00抗浮安全系数k2大于1.1～1.3,安全四、海漫长度计算基本资料消力池末端单宽流量qs=Q/B217.692上游总水头T0(m) 6.748海漫长度计算系数ks7当满足： 6.779246595海漫长度：47.45五、海漫长末羰沟槽冲刷深度及防冲槽计算基本资料海漫末端水深hm(m) 3.5沟槽土质允许不冲流速[V0]1渠槽末端宽度Bs(m)6海漫长末端单宽流量qm=Q/Bs7.667海漫长末端沟槽冲刷深度：dm=1.1qm/[V0]-hm 4.933公式来洞计算洞宽B源：《灌溉与适应计算备注例题黄色底纹标记为需要手动输入部分463.5300.002为半压力流 4.70.72.81.05点选进口型式八字墙自动选择0.67自动选择0.744.7+1.05*0.7^2/(2*9.81) 4.7346/(0.67*3.5*(2*9.81*(4.726+0.002*30-0.74*3.5))^0.5) 2.99。
涵洞计算公式
第六章 涵洞设计与放样第一节 涵长计算一、正交涵洞长度计算（一）无超高加宽时： B 上=B 下=0.5BH —路基填土高度，涵底中心至路基边缘高度。
h 上、h 下——涵洞上下游洞口建筑高度。
m —路基边坡率 i0——涵底坡度L 上、L 下——涵洞上下游水平长度（m ）。
L 上=i0m 1h -H m ⋅++上）（上BL 下=i0m 1h -H m ⋅-+下）（下B涵洞总长L= L 上+L 下若缘石外低端不在路基边坡延长线时，h 上、h 下用h 上+t 、h 下+t 代替，t ——厚，a ——宽（二）有超高加宽时（设在平曲线内） 1、i0与i1方向一致 L 上=i0m 1i1B h -H m ⋅+⋅++）上（上BL 下=i0m 1W i1W h -H m ⋅-+⋅-+）下（下BB 上、B 下——半个标准路基宽 W ——路基加宽 涵洞总长L= L 上+L 下注意：路基的设计高为未超高加宽前路基内侧边缘点的高程。
图6-2有超高加宽时涵长计算12、i0与i1方向相反L 上=i0m 1i1h -H m ⋅+⋅-++）上（上W W BL 下=i0m 1i1B h -H m ⋅-⋅++）下（下B涵洞总长L= L 上+L 下（三）斜交斜做涵洞因：L 上•cos α=B 上+ m （H- h 上- L 上•i0）+a 所以： L 上=i0m c ah -H m ⋅+++αos B 上）（上同理：L 下=i0m c ah -H m ⋅-++αos B 下）（下实训项目：根据已知条件计算涵洞长度。
实训时间：2课时。
图6-3有超高加宽时涵长计算2图6-4斜交斜做涵长计算第二节 涵址测量一、 涵位中桩钉设直线上的涵位用花杆穿线的办法（经违仪）确定中桩，或用全站仪坐标法定设中桩。
曲线上的涵位用切线支距法定设中桩。
切线支距法步骤：1、预估ZY 到涵中心桩的曲线长。
2、查切线支距X 、Y ，或根据曲线长和偏角计算X 、Y 。
加_第六章__涵洞结构计算详解
PZ PB F
情况二：涵洞基底不变形，而路堤有沉降
洞顶填土对涵洞的压力小于洞顶填土土 柱的重力，即： 涵洞直径竖直方向减少 ΔD值，水平方向 增加ΔD值。
PZ PB F
情况三：基底变形，但路堤压实很好不发 生压缩变形
此时涵洞下及邻近路堤下的基底变形相 同，涵洞的压力等于洞顶土柱重力。
2）涵洞的受力与施工方法有关
（1）顶推法施工 为避免在涵洞施工中进行大开挖， 或为保证已成路基生性时用。 仅在距地面较深处取土，施工中被 扰动的土体仅限同周围较近的土体。 作用于涵洞上部压力为与涵洞顶宽 相对应的拱内部分的土压力。
2)沟埋式施工主挖方地段设置的涵洞
一般施工时多先挖沟槽，然后放置施工涵管， 再进行回填。 回填时 填土必然要产生沉降 变形，槽壁对会 填土产生摩擦力，涵洞上的土压力一般小于沟 内填土柱的重量。
3）涵洞的受力与洞身变形有关
E t 3 柔性管 ( ) 1 ES r E t 3 刚性管 ( ) 1 ES r
E——管料弹性模量 ES——回填土的压缩模量 t——管壁厚； r——管的平均半径。
2．在各种情况下，涵洞受力及变形图式
1)柔性涵管——四种受力情况
情况一：涵洞基底变形，未压实的路堤沉降 · 由于涵顶土柱加涵身自重对基底的压力小于邻近路堤 对基底的压力： ①涵洞下的基底沉降小于邻近的路堤下基底的沉降: ②洞顶 填土对涵洞 的压力小于洞顶土柱的重力
2)外荷载计算
(1)恒载 盖板顶填土垂直压力
g H
g z 1h
盖板自重
（2）车辆荷载引起的垂直压力
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涵洞模板计算
一、荷载：
2mkN/G?1 1）以下楼板木模板为0.75，此处保守取①模板及支架自重：（4m k1②盖板自重：232m/?14.4kN0q?24kN/m?.6mm/24kN） a.砼砼32m/66kN6?0m1.1kN/.?0.q?1.1kN）钢
筋 b.钢筋G?q?q?15.06kN/m∴k2钢筋砼2mkN/2.5Q?当计算模板和直接支承模板的小梁时，条：4.1.2 第1 ③施工人员、机械荷载：（k12m5kN/2.kN.52均布活载可取，再用集中荷载进行验算，比较两者所得弯矩值取其大值）22m/?Q2kNm/2kN④振捣混凝土时产生的荷载：）k2二、荷载组合：
（1）计算承载力时荷载组合
①由可变荷载效应控制的组合：
?25.6（保守考虑，取消0.9可变荷载系数）
②由永久荷载效应控制的组合：
S应从以上两个组合值中取最不利值确定：荷载效应组合的设计值
（2）验算挠度时的荷载组合形式：
三、涵洞顶板计算
（1）面板计算：（根据《JGJ 162-2008》 5.2.1，按简支跨进行计算，取b=1m宽板带为计算单元）（次楞300mm）间距取
①材料信息：
??223?mm/29N?mmE?9?10N/由于胶合板材料未最终确定，，胶合板厚度取12mm，材料信息：
23mm/?E?610N暂保守取值mm1000计算单元取②强度验算面板抗弯计算符合承载力要求∴
③刚度验算f0.465111???）200430400l400∴刚
度验算符合要求
600mm、计算宽度b=0.3）次楞木计算：（主楞间距取）（2①材料信息：
??223?mm/?11Nmm/E10N9??9070?次楞木采用的杉木：，②模型建立。
实际的悬挑况情两楞虑外，情况另还需考次的端程合要定的跨计次楞算数假需符工q?S?0.3?7.83kN/m1建模，取三跨作连续梁计算，两端自由端留300mm，如下图
支座反力如下图：
③强度验算
弯矩运算结果如下：
∴满足要求
③抗剪验算
弯矩运算结果如下：
∴满足要求
③挠度验算
建模，取三跨作连续梁计算，如下图
支座反力如下图：
622材料弹性模量，抗弯刚度mkN?EI??E?91038kN/m.25得到变形值：
f0.132611??）600400400l∴刚度验算符合要求900mmR?5.17kN主楞木计算：3）（（立杆纵距取（计，由次楞建模得，主楞支承次楞的支座反力为R?3.81kN）（计算挠度）算承载力时），①材料信息
主楞木采用10×10的方木
60?0.072?kN/m21q?.2g?1.k1000主楞木自重：②模型建立
支座反力如下图：
③强度验算
∴强度验算合格
④抗剪验算
⑤刚度验算
计算挠度时，建立模型如下：
支座反力如下：
622mkN??74.979E??10kN/mEI材料弹性模量，抗弯刚度得到变形值：
f0.701811??）600400l400∴刚度验算合格
（4）立杆稳定验算（以3m高涵洞为例）
架体自重作用于单根立杆的荷载包括：①立杆自重②水平杆自重③竖向剪刀撑自重④水平剪刀撑⑤可调托撑
根据以上荷载：保守估计作用在单根立杆上的架体自重为：kN51.G?Z本计算不考虑风荷载
脚手架立杆沿涵长方向布设间距为0.9m，沿线路方向布设间距为0.6m
取立杆伸出顶层水平杆长度a=650mm，立杆计算长度系数μ=1，取立杆计算长度附加系数k=1.155
立杆计算长度为：
l2.888?1000????0长细比230?753????182.i1.58?10∴长细比满足要求的立杆承载力，其取值应根据计算立杆自由端高度h=250mm0.25×1000=mm650a?0和对应的立杆承载力线性插入取值。
mma?200P?25.532kN根据线性差值法可得：250计算可变控制荷载组合：
=1.2×(1.393+0.2+(24+1.1)×0.6)×0.9×0.6+1.4×(2+1.35×0.5)×0.9×0.6
=12.814kN
由永久荷载控制的组合：
N=1.35×[G+G+(G+G)×h]×l×l+1.4×0.7×(Q+κQ)×l×l b
b1kDK2k3kaak2Z=1.35×(1.393+0.2+(24+1.1)×0.6)×0.9×0.6+1.4×0.7×(2+1.35×0.5)
×0.9×0.6
=13.556kN
N=max（N，N）=max(12.814,13.556)=13.556kN≤P=25.532kN25012所以，立杆满足要求。
．。