涵洞设计细则解析
涵洞设计细则(9)

九 ④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。 ⑤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。 ⑥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。 构 设 计 结
九 结 4) 箱涵 ①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。 ②箱涵的顶板、底板和侧墙可按偏心受压构件 设计、配筋。 ③箱涵体内外的温度变化值可按±(10~15°) 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。 设 计 构
九 2) 正交盖板涵 ①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。 ②板的长度与宽度之比大于等于2时,可按简支 单向板计算。 ③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。 构 设 计 结
九 结 ②主动土压力的标准值可按下列公式计算(图 9.2.2): 设 计 构
图9.2.2
主动土压力图
九 结 Ⅰ 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: 设 计
1 E = B µγ H 2 2
cos 2 (ϕ − α ) sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − β ) cos α ⋅ cos(α + δ ) 1 + cos(α + δ ) cos(α − β )
公路涵洞设计与细则

公路涵洞设计与细则一、概述公路涵洞是指为了保证公路交通畅通,解决交通障碍而设计建造的地下通道,主要用于衔接两边交通路线,通行辆车或行人。
公路涵洞的设计与细则是为了确保其安全性、可靠性和持久性,减少事故发生概率以及经济性、施工性等方面的要求而制定的。
二、设计要求1.安全性要求:公路涵洞设计应符合相关安全规范与标准,保证交通畅通、通行安全。
设计中应考虑车辆和行人的通行需求,确保洞内有足够的空间容纳通行车辆和人员,并设置适当的出入口和安全设施。
2.结构可靠性:设计实施应考虑洞体结构的合理性和稳定性,保证其抵抗地下水压力和外力荷载能力,防止洞体坍塌和变形。
结构设计应满足相应的标准与规范,选用合适的材料和工艺,确保洞体稳定和耐久。
3.持久性要求:设计考虑到洞体施工的持久性,采用合理的施工方法和工艺,确保洞体结构的耐久性,防止洞体发生渗漏和腐蚀。
4.经济性要求:设计工程时考虑经济性和可行性,选择成本适宜的设计方案,并充分利用当地的自然条件和现有的设施,减少工程投资成本。
三、设计细则1.洞体布局设计:根据公路交通流量和通行需求,确定洞体的长度、宽度和高度。
同时,根据所在地的地势和地质条件,确定洞体的位置和倾角,确保洞体的合理布局,并考虑洞体的弯道和过渡段。
2.出入口设计:确保出入口与公路的连接流畅,考虑安全性和舒适性需求,设置坡度和曲线半径,合理设置辅助设施,如标线、标示和照明等。
3.洞体结构设计:根据洞体的规模和使用要求,选择适当的结构形式,如刚拱型、软拱型或圆形等。
结构设计中应考虑地下水的影响,设置排水设施和止水结构,确保洞内干燥,并防止地下水渗漏进入洞体。
4.安全设施设计:在洞体内部设置必要的安全设施,如消防设备、照明设施和应急通信设备等,保障行人和车辆的安全。
5.环境保护设计:考虑洞体对周围环境的影响,采取必要的措施减少施工对生态环境的影响,保护周边的植被和水源。
6.施工技术:设计时考虑施工技术和工艺,确保施工的安全、高效和质量。
涵洞设计细则(5)

起上游水位壅高,造成淹没农田、村庄,或流速 增大加剧下游沟岸与耕地的冲蚀。 5) 不良地质地段及特殊条件下的涵洞布设 ① 涵洞应尽量避免布设在泥石流地区,无法绕避 时,可设在流通区的最窄处,且孔径应适当增大, 净高应比流动泥石流的平衡高度高出1.0米以上。 ② 在软土泥沼地段,涵洞应选择在泥沼覆盖层较 浅或厚度较薄的地带布设,以便于地基基础的处 理。
五 涵 ⑤ 沿线涵洞布设密度应根据地形、地貌、水文及 洞 勘 农田排灌等自然条件确定,但考虑路基施工压实 测 方便,其涵洞间距不宜小于50米。 2) 山区涵洞布设 ① 山岭地区一般应一沟一涵。在降雨量大或者暴 雨集中且山坡植被很稀疏的地区,河沟均不宜合 并设涵。当汇水区很小,两河沟相距很近,又具 备沟通的条件下,通过技术经济比较,可合并设 涵,但应注意修建必要的防护工程。
五 涵 ④ 在山口冲积扇地区,应分散布设涵洞,不应强 洞 勘 行改沟引至低洼处。两冲积扇间洼地,亦应布设 测 涵洞。 ⑤ 路线跨越弯曲的河沟时,在地形条件许可的情 况下,可进行裁弯取直,改移河沟,使水流畅通, 并尽量与路线正交。当路线跨越弯曲的沟谷处为 坚硬的岩石,且涵身很长时,不易改沟设涵,可 将涵身设为曲线形,确保水流畅通,节省工程量。
五 涵 ② 在跨越排水沟槽处、通过农田排灌渠道处、平 洞 原区路线通过较长的低洼或泥沼地带、傍山或沿 勘 测 溪路线暴雨时径流易集中地带以及边沟排水需要 时,均应设置涵洞。当地形条件许可,经过技术、 经济比较,可并沟设涵。 ③ 涵洞位置和方向的布设,宜与水流方向一致, 避免因涵洞布设不当,引起上游水位壅高,淹没 农田、村庄和路基,引起下游流速过大,加剧冲 蚀沟岸及路基。 ④ 涵洞的设置应综合考虑施工和养护维修的要求, 降低建设和养护费用。
② 涵洞的设置应尽量符合水流方向,不宜为减短 涵长强行正交。 当流速或流量较大,或窄深河沟两岸横向坡度较 大、河沟水流方向与路线不垂直时,宜将涵洞斜 交布设,其斜度不宜大于45°。 ③ 在截水沟排水出口处应布设涵洞,以免水顺边 沟流经距离过长而冲刷路面和路基。 ④ 路线的转角大于90°,曲线半径较小,弯道前 的纵坡大于4%,且坡长在200米内又无其他涵洞 时,在弯道地点附近应布设涵洞。
涵洞设计细则7

七 涵 洞 水 力 计 算
3) 涵洞水力计算图示应采用无压力式,并应符 合4.3.7条规定;仅在特殊情况下,有充分的技 术经济比较依据时,方可采用半压力式或压力 式涵洞。 4) 涵洞孔径应采用标准跨径,当采用多孔时应 注意流量分配的不均匀性。 5) 人工排灌渠道上的涵洞,应依据排灌流量和 当地水利部门及有关单位意见确定其孔径。不 宜压缩排灌渠道过水面积。
2
q2
2
……(7.3.2-2)
……(7.3.2-3) ② 消力槛淹没系数σ s的确定。
……(7.3.2-4) 计算中可按表7.3.2选用σ s的数值。表中 当hs/H10≤0.45时,σ s =1,为自由出流; 当hs/H10>0.45时,σ
s
q H10 M s
QPg BK
……(7.2.1-1)
……(7.2.1-2)
QP AK VK
VK Vqs 0.9
hqs 0.9hk
V
2 qs 2
七 涵 ……(7.2.1-3) 洞 水 力 ……(7.2.1-4) 计 算
V h q h qs - ……(7.2.1-5) 2 2g 2g
Hy Hq hq
七 涵 洞 水 力 计 算
槛高P1可按下式计算(图7.3.2)。
七 涵 洞 水 力 计 算
图7.3.2消力槛计算图式
3 2 q q P1 h c 2g( h c ) 2 M s 2
……(7.3.2-1)
① 槛上水深H1和槛上总水头H10的确定
H1 H10- 2g h c
注:A1为较小的断面面积,A2为较大的断面面积。
Ⅱ 进口阻力系数ξ2,按表7.2.2-2确定。
《公路涵洞设计细则》解释

t=k 3 (
4
L a b 汇流时间 τ 按下式计算: t =k ( ) S I 北方可采用
P Z
3
…… ( 6.1.2-
六 3) 经验公式在公路以及其他相关行业和部门均有 涵 洞 不同的公式型式,可供使用。各省(区)、地市 水 水利部门的地区性流量经验公式,亦可参照使用。 文 计 2. 径流形成法 算 1) 径流形成法是目前公路部门普遍使用的一种计 算方法,其径流成因简化公式适用于汇水面积 F≤30km2 的小流域。 2) 径流成因简化公式
…… ( 6.3.4-
六 涵 5) 拟建涵洞处设计流量的推求 ( 四种情况 ) 洞 ① 若形态断面处与拟建涵位处估计两者汇水面 水 积或流量相差 ±10 %以内时,认为形态断面处规定 文 计 频率对应的洪峰流量等于拟建涵位处规定频率对应 算 的设计流量。 ② 若形态断面处与拟建涵位处两者汇水面积或流 量相差较大时 ( 需进行涵址换算 ) ,即可按下式推求 :
L2 Q =() )S L1
1.6
� F2 � QS=� ( �Q P …… 6.3.5-2 F �1 �
0.8
六 涵 洞 水 文 计 算
QP
……
4. 直接类比法
1) 直接类比法是当公路所跨同一河沟上、下游 附 近存在已建涵洞,且能调查到可靠的涵前洪水积 水高度及相应的洪水频率时,用已有涵洞作为形 态断面,可采用类似形态调查法推求拟建涵洞的 设计流量,其适用范围不受限制。 2) 通过原有涵洞的洪峰流量 ( 按水流状态考虑 )
六 涵 洞 水 文 计 算
六 涵 洞 水 文 计 算
六 涵 ② 当调查到的历史洪水位处于水面比降均一、河 洞 道顺直、河床断面较规整的稳定均匀流河段时, 水 文 可按下式计算: 计 Q=AcVc+AtVt …… (6.3.3-1) 算
《公路涵洞设计细则》解释

三
材
表3.1.7 普通钢筋抗拉强度标准值及抗拉、抗压强度设计值(MPa)
料
注:(1) 表中d系指国家标准中的钢筋公称直径,单位为mm。 (2) 钢筋混凝土轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉 强度设计值大于330MPa时,仍应按330MPa取用; (3) 构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各 自的强度设计值。
构的自重及土压力等,称为直接作用,也称
为荷载;引起结构外加变形或约束变形的原
因如地震、基础不均匀沉降、温度变化等,
称为间接作用。两者统称为作用。
23.作用标准值 characteristic value of an action
作用的主要代表值。其值可根据设计基准期
内最大概率分布的某一分位值确定。
二
术
24.作用设计值 design value of an action
语
作用标准值乘以作用分项系数后的值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
25.作用效应 effects of an action
结构对所受作用的反映,称为作用效应。如由
作用产生的结构或构件的轴向力、弯矩、剪力、
应力、裂缝、变形等。
26.作用效应组合 combination for action effects
语
洞身以钢筋混凝土板、石板等作为顶盖的涵洞。
6.压力式涵洞 outlet submerged culvert
进、出洞口都被水流淹没,洞身涵长范围内全断
面过水且洞内顶部承受水头压力的涵洞。
7.半压力式涵洞 inlet submerged culvert
进口被水流淹没,洞身内只有部分段落承受水头
压力的涵洞。
砌体的剪变模量Gc和Gm分别取其受压弹性模量的
《公路涵洞设计细则》解释

构的自重及土压力等,称为直ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作用,也称
为荷载;引起结构外加变形或约束变形的原
因如地震、基础不均匀沉降、温度变化等,
称为间接作用。两者统称为作用。
23.作用标准值 characteristic value of an action
作用的主要代表值。其值可根据设计基准期
内最大概率分布的某一分位值确定。
二
三 材 表3.1.4-1混凝土预制块砂浆砌体抗压强度设计值fcd(MPa)料
三
②块石砂浆砌体抗压强度设计值fcd应按表3.1.4-2的 规定采用。
材 料
表3.1.4-2 块石砂浆砌体的抗压强度设计值fcd (MPa)
注:对各类石砌体,应按表中数值分别乘以下列系数:细料 石砌体1.5;半细料石砌体1.3;粗料石砌体1.2;干砌块 石砌体可采用砂浆强度为零时的抗压强度设计值。
11.径流 runoff
陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、
含水层或沙漠的水流。
19.糙率 coefficient of roughness
二 术
综合反映河床粗糙程度对水流起摩阻影响的系 语
数。
20.材料强度标准值 characteristic value of material strength
三 材 2) 石材强度设计值应按表3.1.2的规定采用。 料
表3.1.2 石材强度设计值(MPa)
三 材 3) 混凝土强度设计值应按表3.1.3规定采用。 料
表3.1.3 混凝土强度设计值(MPa)
三
材
4) 砂浆砌体抗压强度设计值规定如下:
料
①混凝土预制块砂浆砌体抗压强度设计值fcd应
按表3.1.4-1的规定采用。
涵洞设计细则讨论

涵洞基础一般可分为有基(整体式和非整体
式)和无基,基础型式选取应综合考虑涵洞类型,
涵顶填方高度,孔径大小,基底地质条件及地基
处理方法等因素。
三.工程实例
(略)
②涵洞、填土体与地基共同工作机理认识不清;
③建立在没有考虑涵洞与填土体及地基共同工作
机理上的涵洞土压力取值及没有考虑变形协调条
件下的承载力设计值使涵洞结构计算方法不合理;
④涵洞的设计和勘察标准较低。据了解一般涵洞 讨 设计时基本上没有工程地质勘察资料,仅有少量 论 的地形测绘资料,使涵洞的地基与基础设计带有 很大的盲目性。 ⑤涵洞的施工工艺与方法不合理,施工质量检测 标准和控制方法不到位。有些涵洞在搭上盖板后 未填土就作为运输通道用,这样就有可能在顶部 未填土前结构被压破坏。
2)机理分 析
图1 涵洞结构物受力机理分
讨论
涵洞的埋设方式,大致分为上埋式、沟埋式
讨 论
二种。埋设方式不同,其受力情况和涵洞上土压
力的计算方法也不同。在实际工程中,由于埋设
涵洞的地形、环境与要求不同,可能采用沟埋式,
也可能采用上埋式,还可能被埋设在狭窄的天然
冲沟内。在典型的沟埋式情况下,当沟槽内填土
坡与地面的夹角)α=90°,而沟底宽B从小到大
变化,或者沟底宽B为一较小的定值,而坡角α
讨 论
从90°到0°变化,便可反映出从典型的沟埋式
逐渐变化成典型的上埋式的一系列过渡情况下的
地形条件。因此,沟埋式和上埋式的地形条件可
以看作是沟谷地形的两种特殊形式。在图1所示
埋设涵洞结构物的情况下,一方面,沟坡具有阻
3)确保路基中涵洞结构物受力合理的有效措施 讨
①利用天然冲沟地形
论
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11.径流 runoff
陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、海洋、
含水层或沙漠的水流。
二
术
12.壅水 back water
语
水流受到压缩或潮水水位、干流水位顶托而
导致上游水位抬高的现象。
13.临界流速 critical velocity
明渠水流中发生临界水深的断面平均流速。
14.允许(不冲刷)流速 the permit velocity for no scour
值。该值可根据符合规定标准的材料,取其强
度概率分布的0.05分位值确定。
21.材料强度设计值 design value of material strength
材料强度标准值除以材料强度分项系数后的值。
二
22.作用 actions
术 语
施加在结构上的集中力或分布力如汽车、结
构的自重及土压力等,称为直接作用,也称
语
洞身以钢筋混凝土板、石板等作为顶盖的涵洞。
6.压力式涵洞 outlet submerged culvert
进、出洞口都被水流淹没,洞身涵长范围内全断
面过水且洞内顶部承受水头压力的涵洞。
7.半压力式涵洞 inlet submerged culvert
进口被水流淹没,洞身内只有部分段落承受水头
压力的涵洞。
二
术
8.无压力式涵洞 inlet unsubmerged culvert
语
洞身全长的水流处于无压流动状态下的涵洞。
9.倒虹吸涵 inverted siphon
路基两侧水流都高于涵洞进、出水口,且靠水流
压力通过形似倒虹吸的涵洞。
10.汇水面积(集水面积) catchment area
流域分水线与涵位断面之间所包围的平面面积。
《公路涵洞设计细则》 解释
冯忠居 教授
长安大学 二零零七年九月
《细则》包括的内容
内 容
1.各类涵洞的使用条件,涵洞布设的基本要求, 以及涵洞与路基在设计与施工中的相关要求;
2.涵洞各个勘查阶段的工作内容、精度以及平纵 布设要求;
3.涵洞水利水文的计算方法及适用条件; 4.各类涵洞的组成部分和构造要求; 5.涵洞上、下部结构计算的方法; 6.讨论。
18.淤积 sediment
水流挾带的泥沙由于流速减缓而沉积的现象。
19.糙率 coefficient of roughness
பைடு நூலகம்
二 术
综合反映河床粗糙程度对水流起摩阻影响的系 语
数。
20.材料强度标准值 characteristic value of material strength
设计结构或构件时采用的材料强度的基本代表
语
作用标准值乘以作用分项系数后的值。
25.作用效应 effects of an action
结构对所受作用的反映,称为作用效应。如由
作用产生的结构或构件的轴向力、弯矩、剪力、
应力、裂缝、变形等。
26.作用效应组合 combination for action effects
结构上几种作用分别产生的效应的随机叠加。
C15;
③ 砂浆强度等级:M20、M15、M10、M7.5、M5。
三 材 注:⑴石材强度等级采用边长70mm的含水饱和立方 体试 料
件的抗压强度(MPa)表示。抗压强度取三块试件 平均值; ⑵混凝土强度等级的定义见《公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62); ⑶砂浆的强度等级采用边长70.7mm的标准立方体试件 28d抗压强度(MPa)表示。抗压强度取三块试件平 均值; ⑷不同尺寸的石材试件强度换算系数及石砌体的分类 可按附录A的规定采用。
为荷载;引起结构外加变形或约束变形的原
因如地震、基础不均匀沉降、温度变化等,
称为间接作用。两者统称为作用。
23.作用标准值 characteristic value of an action
作用的主要代表值。其值可根据设计基准期
内最大概率分布的某一分位值确定。
二
术
24.作用设计值 design value of an action
术
语
1.涵洞 culvert
为保证地面水流能够横穿公路而设置的小型构
造物,一般由基础、洞身、洞口组成。
2.管涵 pipe culvert
洞身为管形的涵洞。
3.拱涵 arch culvert
洞身截面顶部呈拱形的涵洞。
4.箱涵 box culvert
洞身为钢筋混凝土箱形截面的涵洞。
二
术
5.盖板涵 slab culvert
涵洞和排水计算时,保证不出现冲刷所采用
的流速。
二
术
15.过水断面 wetted cross-section
语
河流、渠道或管道内能排泄水流的横断面 。
16.湿周 wetted perimeter
过水断面的水流与河床(管道)接触部分的
润湿边界长度。
17.水力半径 bydraulic radius
过水断面面积与其湿周的比值。
一 总 4.公路涵洞设计应符合安全、适用、经济、 美 则 观和有利环保的要求,并考虑因地制宜、就地 取材、便于施工和养护等因素。
5.公路涵洞的勘测设计除应符合本细则规定外, 尚应符合现行国家颁发的有关标准、规范的规 定。
二.术语
二
(29个,其中涵洞关于结构9个,水利水文10个,材料、作用及分项系数9个)
一.总则
一
总
1.为适应公路建设需要,规范、指导公路涵洞的勘 则
测设计,依据《公路工程技术标准》(JTG B01)
和《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60)等相关
标准、规范的规定,制定本细则。
2.本细则适用于新建和改建各级公路涵洞的勘测设
计。
3.涵洞布设除必须满足排水、输砂要求外,还应与
公路排水系统、水利规划及农田排灌相合。
二
术
27.安全等级 safety class
语
根据结构破坏所产生后果的严重程度而划分
的设计安全等级。
28.结构重要性系数 coefficient for importance of a structure
对不同安全等级的结构,为使其具有规定的可
靠度而对作用效应附加的系数。
二
术
29.分项系数 partial safety factor
语
为保证所设计的结构或构件具有规定的可靠
度,在结构极限状态设计表达式中采用的系
数。分为作用分项系数和材料分项系数等。
三.材料
三
材
1.材料强度
料
1) 涵洞所用石材、混凝土和砂浆的强度级,应按
下列规定采用:
① 石材强度等级:MU120、MU100、MU80、MU60、
MU50、MU40、MU30;
② 混凝土强度等级:C40、C35、C30、C25、C20、