维普资讯 http://www.cqvip.com 第３３卷第１１期 ・１３０・ ２ ０ ０ ７年４月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣ兀 Ｅ Ｖ０Ｉ．３３ Ｎｏ．１１ Ａｐｒ． ２００７ 文章编号：１００９—６８２５（２００７）１１．０１３０—０２ 沟埋式涵洞垂直土压力计算方法的探讨 边俊梅摘苗强 要：应用直线滑移面模型，对三种情况下涵洞垂直土压力的计算方法进行了分析介绍，并对计算结果进行了分析，提 出了土体加在涵洞上的土压力规律，为涵洞的结构设计提供了理论依据。 关键词：沟埋式涵洞，垂直土压力，计算方法，结构设计 中图分类号：Ｔｕ４１１．３ 涵洞是水利、公路、铁路等工程施工建设中被广泛应用的常 文献标识码：Ａ １）当口＞ 时，如图２所不，斜面ＥＡ或ＦＢ表不土体达到极 用建筑物，主要分为沟埋式和上埋式。涵洞由于结构设计缺乏较 限平衡时的破裂面，因此，ｏ值应小于 值，ｏ与土的种类与状态 合理的土压力计算理论导致了高填方涵洞结构不安全或过分保 有关。涵洞两侧土体对三棱柱ＤＥＡ与ＦＣＢ形成向下的力Ｒ，三 守浪费，文中就沟埋式涵洞垂直土压力计算方法进行探讨。 棱柱ＤＥＡ与ＦＣＢ对楔形体ＡＢＦＥ形成向下的力Ｔ。由图可见， 作用于ＡＢ面上的总垂直压力Ｑ为： Ｑ训 ＋ ？１计算假定 １）涵顶填土及两侧填土在固结沉降过程中，两侧填土的下沉 量相等，且大于涵顶部分填土的下沉量。 ２）涵顶填土以涵顶宽度为基础，形成一楔形体，楔形顶点的 夹角Ｊ８为土体破裂角，根据莫尔一库仑破坏准则，土体达到极限 平衡状态时，楔形体顶角的取值可由一点的应力状态决定。滑裂 面与最大主应力平面成７ｒ／４＋ ／２，则 ＝７ｒ／４一 ／２，其中， 为 填土的内摩擦角。对于同一种土，楔形体的顶角是固定的。图１ 中的ａ根据此涵洞顶填土存在三种作用形式：ａ＞Ｊ８，。＝Ｊｅ，ａ＜Ｊ８。 ｌｆ （＇Ｈ号Ｚｃ号０ｓｉｎｏｓ㈩ ＋—设Ｑ＝ ７１－１１３ ，其中，Ｋｓ为土压力系数，则： １－￣ｔ ｔｇ１ｆ）＋ Ｈ吾ｃｏｓＯ＋ｃ詈ｏｓｔ３ ２）当。＝Ｊｅ时：见图ｌｂ），这时２Ｗ１：Ｗ，可得： （２） ２Ｗ１＝ ：ｙＨ２ ， ２Ｔ：— 竖 。 ｓｉｎ（“＼ 十号十号一０） 一／ 因此总垂直土压力Ｑ为： Ｑ Ｋ 卜旦 ａ）口＞ ｆ： ？ｌｆ （Ｈ＇号Ｚｃ号Ｏｓｉｎｏｓ㈦ 卜璺— ｂ）ａ： 卜旦Ｌ ｃ）口＜ ＋—图１ 不同高度时土体的破裂情况 ： ＿０．５＋ ｓｉｎ Ｉ■ 十一： 一仃Ｊ （４） ３）两侧填土沿楔形体两个斜面与楔形体产生相对运动或有 相对运动的趋势。楔形体斜面两侧的填土下沉时，必受到斜面对 其的阻力，阻力与土体的Ｃ， 值有关。 ３）当ｄ＜Ｊ８时： ： ∥ ＼ Ａ Ｂ ｂ） ｂ） 涵洞 擎＋ｗ １． 璺 ．５ ａ） ｃ） ｝手一０ 图３ ａ＜ｐ时垂直土压力的计算 如图３所示，牮按照Ｍａｒｓｔｏｎ—Ｓｐａｎｇｌｅｒ理论的计算。 ２Ｗ１＝Ｗ＝０．２５７Ｂ２ｔｃｔｇ／３。 ０ ５Ｂ２Ｔ＝（ｏ．２５ ｃ 十 Ｈ一．．兰）晦ｐ ｃ。ｓ ｃｓｃ（号＋詈一 ）。 收稿日期：２００６．１２—０５ 作者简介：边俊梅（１９７５一），女，助理工程师，山西省农牧业勘察设计院，山西太原苗强（１９７５一），男，工程师，广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁０３０００１ ５３００２３ 维普资讯 http://www.cqvip.com １ｇ３３＠２ｏｏ７荤 背 边俊梅等：沟埋式涵洞垂直土压力计算方法的探讨 Ｌ ０互＝＝５ＢｔＨ一 ｃｇ ）ｃＯｓｅｃｓｃ（号十号一 ）ｃ ・１３１・ 总垂直土压力Ｑ为 Ｑ＝０．２５ｒＢ￣ｃ ＋（０．２５ ｚｃ ＋ 则土压力系数Ｋ为： （５） Ｈ一０ ５Ｂ．ｃｔｇｐ ＝０．２５百Ｂｔ ｃｔｇ卢＋（０．２５百Ｂｔ ｃｔｇ卢＋旨Ｌ ）ｃｏＳｅｃｓｃ（号十号一 ）ｃｏｓ卢 （６） 从图４可看出，当Ｈ／Ｂ ＞１时，Ｋ的趋势线是一致的，这与 实际是有出入的，而文中得出的公式能够与试验结果相符。当 Ｈ／Ｂ ＜１时，Ｍ—ｓ理论的曲线是下降的，这与实测是不符的，文 中则很好地反映了Ｋ是上升的趋势。 图５表明，当Ｈ／Ｂ 相同时， 值越大，Ｋ 越大。在Ｈ／Ｂ￣ 时，Ｋ 相差最大。 图６表明，当Ｈ／Ｂ 相同时，０值越大，Ｋ 越大。Ｈ／Ｂ ＜４ 时， 相差比较大；Ｈ／ ＞４时，Ｋ趋于相同，说明 的取值对 注： ＝３０。，０： Ｋ的影响随着Ｈ／Ｂ，的增大而逐渐减小。 图４文中公式与Ｍ—Ｓ比较 ４结语 从文中的公式可以看出，在实际中普遍采用的Ｍａｒｓｔｏｎ—Ｓｐａｎ— ｇｌｅｒ理论或者公路规范公式，都与实际有一定的差距。 文中从土体的极限平衡理论建立的新的滑裂面模型反映了 土体加在涵洞上的土压力规律，在实际当中应用时，可根据地基 的柔度确定 的取值，当地基为岩基时，取０＝ 。 参考文献： Ｈ／Ｂ ［１］刘 燕．高填土涵洞地基承载力影响因素初探［Ｊ］、山西交通 科技，２０００（６）：３２—３４． 图５ 伊取不同值时Ｈ／Ｂｒ瓦 ［２］孙树娴．高填－＋－４ｇ筋混凝土涵洞的基础设计及地基处理［Ｊ］． 科技交流，２０００（３）：１２３—１２５． ［３］刘成志．涵洞上部填土的竖向土压力计算［Ｊ］．林业建设，１９９６ （６）：３６～３７． ［４］冯忠居．路基中涵洞结构物土压力作用机理分析［Ｊ］．内蒙古 公路与运输。２０００（１）：１７—１９． ［５］冯忠居，张新占．涵洞－＋－￣ｋ与填土沉降差关系分析［Ｊ］．内蒙 Ｈ／Ｂｔ 古公路与运输，２００２（１）：２１—２３． 图６ Ｄ取不同值时Ｈ／Ｂ广＿Ｋｊ ［６］刘全林，杨敏、上埋式管道上竖向土压力计算的探讨［Ｊ］．岩 ３计算结果分析 与Ｍａｒｓｔｏｎ—Ｓｐａｎｇｌｅｒ理论计算当Ｈ佃 ，Ｈ佃，０取不同值时的土 数见图４～图６。 土力学，２００１（２）：２１４—２１８． ７］折学森，路基涵洞的土压力计算［Ｊ］、中国公路学报，１９９２（３）： 公路规范计算土压力系数Ｋ＝１，下面根据文中推导的公式 ［７２—７９． ８］李永刚，孙建生、软基涵洞土压力分析［Ｊ］．土木工程学报， 压力系数 。计算参数取Ｂ ＝４ １ＴＩ，Ｂ＝６ １ＴＩ， ＝０．１９２，其他参 ［２００３（６）：９６—９９． Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｂｕｒｉｅｄ ｃｕｌｖｅｒｔ ＢＩＡＮ Ｊｕｎ－ｍｅｉ ＭＩＡＯ Ｑｉａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｂｕｒｉｅｄ ｃｕｌｖｅｒｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｓｌｉｐ ｐｌａｎｅ ｏｏｒｄ— ｅｌ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｉｙｌａｓｓ ｏｎ ｃｕｌｖｅｒｔ。ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔＯ ｄ｛目ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｕｌｖｅｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｒｉｅｄ ｃｕｌｖｅｒｔ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅａｒｔｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｃｏｍｐｕｔｉｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｔｒｕｃｔｕｎｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ