八字墙护坡道(八字墙护坡)

桥涵工程识图与计量！值得收藏！

一、桥梁识图基础

桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等结构形式。尺寸单位厘米，里程桩号及标高尺寸的单位为米。

图纸内容——桥位平面图、桥位地质断面图、桥梁总体布置图、构件结构图等。

桥位平面图表示道路路线通过江河、山谷时建造桥梁的平面位置。

桥位地质断面图是根据水文地质资料绘出的桥位处河床的水文地质断面图。

桥位：也称桥址，是指桥梁中线（桥轴线）的位置。桥位方案应将政治、经济、技术、环境等多方面的因素综合比较选定。

图1 桥位平面图

由图1可知：桥梁的起、终点桩号为K2十668.48和K2十711.52，大致为东西走向；桥梁位于道路的直线段上，并与河道正交；桥台两侧均设锥坡与道路的路堤连接；桥位附近道路两侧有一村庄和大片农田等。

图2 桥位地质断面图

如图2所示，图中竖直粗实线表示钻孔的位置与深度。符号ZKl

中

ZK表示钻孔，其右下角的数字“1”表示第一号钻孔；分数线上面的数字574.10为孔口标高，下面的数字10.5为钻孔深度。同样也可读得2号钻孔的孔口标高为574.60m，钻孔深度为12m。

河床断面线(地面线)用粗折线表示；钻孔深度范围内的土层分层用细折线表示。图的左侧附有标尺，各土层(砂夹卵石层和粘土层)的深度变化可由标尺确定。

图中标出了设计水位、常水位、低水位的标高数值分别为579.50m、577.50m和575.40m标高。

断面图的下方附有钻孔表，从表中可了解到两钻孔的里程桩号分别为K2十683.50m和K2十696.50，两钻孔的间距为13m。

桥梁总体布置图表达桥梁上部结构、下部结构、附属结构组成情况的总图。

表示桥型、跨径、总体尺寸、各主要构件的相互位置关系、各部分的标高、材料数量以及有关的说明等。

一般包括立面图、平面图和横剖视图。

桥梁由梁、桥台、桥墩组成。梁是道路的延续，桥台是桥梁在两岸的支撑平台，桥墩是桥梁的中间支柱。梁的自重及梁所承受的荷载，通过桥台、桥墩传给地基。

二、桥墩图

桥墩，由基础、墩身和墩帽组成

表示桥墩的图样有：桥墩图、墩帽图、墩帽钢筋布置图

1、桥墩图

桥墩图用来表达桥墩的整体情况，包括墩帽、墩身、基础的形状、尺寸和材料。

圆端形桥墩：正面图为按照线路方向投射桥墩所得的视图。

圆形墩的桥墩图

正面图是半正面与半3-3剖面的合成视图，半剖面是为了表示桥墩各部分的材料，加注材料说明，画出虚线作为材料分界线。半正面图上的点画线，是托盘上的斜圆柱面的轴线和顶帽上的直圆柱面的轴线。平面图画成了基顶平面，它是沿基础顶面剖切后向下投射得到的剖面（剖视）图。

2、墩帽图

用较大的比例单独画出墩帽图。

正面图和侧面图中的虚线为材料分界线，点画线为柱面的轴线。

3、墩帽钢筋布置图

墩帽钢筋布置图提供墩帽部分的钢筋布置情况。

墩帽形状和配筋情况不太复杂时也可将墩帽钢筋布置图与墩帽图合画在一起，不必单独绘制。

4、桥墩图的阅读

阅读桥墩图的方法和步骤如下：

1）阅读标题栏和附注（说明），了解桥墩的名称、尺寸单位以及有关施工、材料等方面的技术要求。

2）阅读各视图的名称，弄清获得各视图的投射方向以及各视图间的对应关系。

3）找出桥墩各组成部分的投影，弄清它们的形状和大小。

4）综合各部分的形状和大小，以及它们之间的相对位置，可以想象出桥墩的总体形状和大小。

三、桥台图

桥台位于桥梁的两端，是桥梁与路基连接处的支柱。它一方面支撑着上部桥跨，另一方面支档着桥头路基的填土。

桥台主要由基础、台身和台顶三部分组成。

桥台

从桥台的桥跨一侧顺着线路方向观看桥台，称为桥台的正面，台身上贴近河床的一端叫前墙。前墙上向上扩大的部分叫托盘。从桥台的路基一侧顺着线路方向观看桥台，称为桥台的背面，台身上与路基街接的一端叫后墙。台身使用的材料多为浆砌片石或混凝土。台身以上的部分称为台顶，台顶包括了顶帽和道槽。顶帽位于托盘上，上部有排水坡，周边有抹角。前面的排水坡上有两块垫石用于安放支座。

桥台2

道碴槽位于后墙的上部，形状如下图所示，它是由挡碴墙和端墙围成的一个中间高两边低的凹槽。挡碴墙和端墙的内表面均设有凹进去的防水层槽，如图所示。

道碴槽

桥台的表达

表示一个桥台总是先画出它的总图，用以表示桥台的整体形状、大小以及桥台与线路的相对位置关系。

除桥台总图外，还要用较大的比例画出台顶构造图。另外还要表明顶帽和道碴槽内钢筋的布置情况，需要画出顶帽和道碴槽的钢筋布置图。

1、桥台总图(T形桥台为例)

它上面画出了桥台的侧面、半平面及半基顶剖面、半正面及半背面等几个视图。

正面图

在画正面图的位置画的是桥台的侧面，表示垂直于线路方向观察桥台。将桥台本身全部画成是可见的，路基、锥体护坡及河床地面均未完整示出，只画出了轨底线、部分路肩线（图中长度为1875px的水平线）、锥体护坡的轮廓线（图中1:1及1:1.25的斜线）及台前台后的部分地面线，这些线及有关尺寸反映了桥台与线路的关系及桥台的埋深。前墙上距托盘底部1000px处的水平虚线是材料分界线。图上还注出了基础、台身及台顶在侧面上能反映出来的尺寸，有许多尺寸是重复标注的。大量出现重复尺寸是土建工程图的一个特点。

平面图

在画平面图的位置画出的是半平面及半基顶平面，这是由两个半视图合成的视图：对称轴线上方一半画的是桥台本身的平面图；对称轴线下方一半画的是沿着基顶剖切得到的水平剖面（剖视）图。半平面及半基顶平面反映了台顶、台身、基础的平面形状及大小，按照习惯，合成视图上对称部位的尺寸常注写成全长一半的形式，例如写成320/2的样子。

侧面图

在画侧面图的位置画的是桥台的半正面及半背面合成的视图，用以表示桥台正面和背面的形状和大小。图中的双点画线画出的是轨枕和道床，虚线是材料分界线。图上重复标注了有关尺寸，只示出了一半的对称部位亦注写成全长一半的形式。

2、台顶构造图

图示T形桥台的台顶构造图，它主要用来表示顶帽和道碴槽的形状、构造和大小。台顶构造图由几个基本视图和若干详图组成。

有了详细的图纸，那么如何根据图纸进行计量呢，如何套定额，组价呢

1-1剖面图的剖切位置和投射方向在半正面半2-2剖面图中示出，它是沿桥台对称面剖切得到的全剖视。1-1剖面图用来表示道碴槽的构造及台顶各部分所使用的材料。图中的虚线是材料分界线。受图的比例的限制，道碴槽上局部未能表示清楚的地方，如圆圈A处，则另用较大的比例画出它的详图作为补充。

平面图上只画出了一半，称为半平面，它是台顶部分的外形视图，表明了道碴槽、顶帽的平面形状和大小。道碴槽上未能表示清楚的C部位，亦通过C详图作进一步的表达。半正面和半2-2剖面是台顶从正面观察和从2-2处剖切后观察得到的合成视图，图中未能表示清楚的B部位，另用B详图表示。

3、桥台图的阅读

阅读桥台图时应同时阅读桥台总图和台顶构造图，并按从整体到局部的顺序进行。首先要了解桥台的类型，它在线路中的位置及与路基、地面、轨道的关系；进而弄情各主体部分的形状、材料、尺寸等；再进一步看懂台顶各部分的形状、构造和细部尺寸。若要知道顶帽和道碴槽的钢筋布置情况，还要再阅读这些部分的钢筋布置图。

四、涵洞图

拱涵

盖板箱涵

圆涵

1、涵洞构造

1）洞口：分入口和出口，由基础、锥墙、翼墙、帽石组成

2）洞身：由若干节组成，靠近出、入口的一节叫端节，中间的称为洞身节。端节和洞身节均由基础、边墙、拱圈组成。

3）附属工程：包括沟床铺砌、锥体护坡等。

洞身节

涵洞的端节（背面）

涵洞的端节（前面）

出、入口

八字墙背面

八字墙护坡

2、涵洞的表达

涵洞总图

出入口防护布置图

圆涵管节图

盖板钢筋布置图

1）中心纵剖面

涵洞与路基及附属建筑物的关系

涵洞的总节数（断开画法）、每节长度、沉降缝宽度等。

涵洞在高度方向各组成部分的情况。如：基础、拱圈、粘土防护层的厚度；内外起拱线、流水净空的高度；八字墙的组成等。

涵洞的流水坡度、基础顶面标高、路基边坡、锥体护坡、沟床铺砌。

2）半平面及半基顶剖面图

半平面：出入口八字墙的平面形状和尺寸、端墙的平面形状和尺寸

半基顶剖面图：涵洞的孔径，边墙和八字墙底面的位置及宽度，基础的平面形状和尺寸等。

3）出入口正面图

出入口的正面形状和尺寸、锥体护坡的横向坡度。

4）剖面图

入口、出口、洞身节的断面形状和尺寸

拱圈详图

拱圈的细节尺寸

3、涵洞图识图步骤

1）阅读标题栏和说明，了解涵洞的类型、孔径、比例、尺寸单位、材料等。

2）看清所采用的视图及其相互关系。

3）按照涵洞的各组成部分，看懂它们的结构形式，明确其尺寸大小。

（1）洞身

（2）出口和入口

（3）锥体护坡和沟床铺砌

4）通过上述分析，想象出涵洞的整体形状和各部分尺 寸大小。

4、涵洞图识图的内容

涵洞的类型、孔径

涵洞的总长度、节数、每节长度、沉降缝宽度路堤与涵洞的关系、回填纯净粘土层厚度

洞身节的形状和尺寸--基础、边墙、拱圈

端墙的形状和尺寸—端墙、帽石

出入口的形状和尺寸—基础、翼墙、雉墙、帽石

锥体护坡和沟床铺砌

拱涵总图

洞身节基础

边墙

拱圈

洞身节断面

入口节基础

端墙

端墙顶帽石

入口基础

八字墙背面

八字墙护坡

八字墙帽石

入口立体

拱涵整体形状

五、工程量计算示例

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装配式箱涵钢筋混凝土翼墙式洞口设计研究

摘 要：本文以昌九高速改扩建项目为依托工程，首次提出了一种构造独特的涵洞装配式八字墙洞口形式，并利用ANSYS有限元软件建立三维实体模型对其结构进行了精确的受力分析，得到了可通用于依托工程中的扶壁式钢筋混凝土挡土墙结构形式，并计算得出了各预制节段的最优尺寸和配筋，同时通过现场模型试验研究验证了结构尺寸和配筋的可靠性。设计方案大幅度缩短了施工工期，给依托工程带来了可观的经济效益，值得推广应用。

关键词：应用技术版;装配式涵洞洞口;有限元分析;试验研究;八字翼墙;悬臂式钢筋混凝土挡土墙;扶壁式钢筋混凝土挡土墙;

南昌至九江高速公路(以下简称“昌九高速”)是江西省连接周边省份、加强对外联系，对接长珠闽、融入全球化的跨省高效公路运输大通道的咽喉要道，1996年全面建成通车。随着昌九一体化建设的快速推进及中部地区经济的快速崛起，昌九高速交通量增长迅速，部分路段服务水平已下降为三级，呈现过饱和局面。同时与昌九高速相接南昌东外环、西外环及九江长江二桥均为双向6车道，而昌九高速现状仅为双向4车道，瓶颈制约作用凸显。为了提高昌九高速的服务水平，保证交通大动脉的畅通，进一步促进经济发展，需要对昌九高速进行改扩建。我院承担的昌九高速改扩建标段，共有涵洞141道，通道16道，涵洞、通道采用的装配式箱型涵洞方案进行接长。

目前现有的涵洞洞口均为现场浇筑的重力式结构，现场浇筑施工工点分散，施工水平参差不齐，造成工程质量控制难度大，且各施工步骤为串行作业方式，所需施工周期较长。为满足昌九高速改扩建工程施工进度要求，以及尽量减少对原有交通的影响，首次考虑将接长的装配式箱型涵洞的洞口也设计为装配式结构。

涵洞洞口的形式有很多种，根据其发展演变的过程和关系，可以概述为以下七类:

(1)端墙式，也称为一字墙。即是在涵洞洞身的端部砌筑一个垂直于洞身的挡土墙。

(2)翼墙式，有两种形式，即:八字翼墙和直翼墙。

(3)锥坡式。涵洞端墙外配以锥形护坡的形式。

(4)跌水井式。针对进口涵底低于沟底的涵洞，为衔接水流而设置，同时还能消能和沉沙。

(5)扭坡式。主要用于箱涵、盖板涵、拱涵的洞身与比较宽阔的梯形断面人工渠系的连接。

(6)平头式。将洞口的端管按路堤边坡特制成“领圈”状，仅适用于涵洞对水流挤束不大、流速较小的管涵。

(7)走廊式。由洞口两侧高度大致相等或平行或末端过水断面逐次扩大的翼墙组成。

昌九高速改扩建项目涵洞部分采用的装配式箱型涵洞，结合昌九高速原有涵洞的洞口形式，以及当地涵洞过水情况和通道交通状况，确定洞口选用八字型翼墙式进行设计研究。

装配式涵洞洞口预制时，需要根据吊装重量的限制要求进行分节段预制，最后再拼装形成整体。考虑运输和吊装的要求，预制结构不能采用常规现浇八字墙所用的重力式结构，而应采用轻型挡土墙结构形式。因此，设计考虑将洞口预制节段设计为轻型钢筋混凝土挡土墙结构形式。

钢筋混凝土翼墙式挡土墙常用悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙两种形式。悬臂式挡土墙由底板和固定在底板上的立墙构成，主要依靠底板上填土的重量来维持稳定的挡土墙，主要由立墙和底板两个钢筋混凝土构件组成。扶壁式挡土墙是在悬臂式挡土墙的基础上增加一道扶壁，将立墙与踵板连接起来。

因此，我们初步设计了相应的两种预制钢筋混凝土挡土墙方案:方案一为悬臂式钢筋混凝土挡土墙，方案二为扶臂式钢筋混凝土挡土墙，如图1所示。

图1 两种预制钢筋混凝土挡土墙方案 下载原图

由于所设计的方案一和方案二的挡土墙构件构造特殊，且挡土墙与路基坡面存在一定的角度，为了精确模拟土对挡土墙的作用关系，采用ANSYS有限元软件建立三维实体模型，考虑土体对挡土墙的三维荷载作用，分析确定挡土墙具体结构和尺寸。

经计算，在满足受力要求的前提下，根据尺寸最小化的原则，方案一所示悬臂式钢筋混凝土挡土墙的立墙、踵板尺寸均随着立墙高度的变化而变化，节段拼装完成后，相邻的节段因踵板厚度和立墙厚度均不一致，造成八字墙踵板顶面和立墙背面均不是一个平面，对节段间的连接和防水带来不便。此外，立墙超出踵板和趾板底面的设计，对于挡土墙的抗倾覆稳定性有一定的提高，但同时增加了构件运输和吊装的难度，对地基的平整度和精度也提出了更高的要求。

方案二所示扶臂式钢筋混凝土挡土墙，因扶壁的存在，起到了加劲的作用，可以改善立墙和踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性，减小立墙的变形。计算表明，扶臂式钢筋混凝土挡土墙在土体的三维荷载作用下，扶壁根部区域为应力最大区域，因此研究将立墙踵板设计为从自由端向扶壁根部端逐渐增大的形式，同时在扶壁与踵板相交区域设置倒角，即为图1方案二所示形式，以满足结构受力的要求。此外，因为立墙踵板由两边向中间递增的特殊形式，相邻节段交界处可设置为同一厚度值。

与悬臂式钢筋混凝土挡土墙相比，扶臂式钢筋混凝土挡土墙有效的解决了上述悬臂式钢筋混凝土挡土墙的不足，挡土墙各部分的厚度均可以更小，从而可以增加单个预制节段的长度，减少组成单个八字墙的节段数目，使八字墙的整体性更好。由此可知，方案二要更优于方案一。

在方案二的基础上，用ANSYS有限元软件，对不同倾斜角度的八字墙进行了验算，以确定方案二能否在昌九高速改扩建项目中通用。通过计算可知，当八字墙与涵长方向的倾斜角(八字墙偏离涵洞轴线方向的夹角)取为30度时，边坡填土作用于扶壁上的力大于其作用于立墙上的力，扶壁成为了主要的受力结构，当倾斜角更小时更甚，此时方案二就不再适用了。

为保证在昌九高速改扩建项目中通用，在方案二的基础上进行了进一步的优化:适当的回缩了扶壁外延的长度，同时适量延长了踵板的长度，如图2所示。通过ANSYS有限元计算分析，验证了此结构形式的可行性和通用性，因此，最终确定图2所示挡土墙为昌九高速改扩建项目装配式箱型涵洞的装配式洞口预制构件最优方案，当墙高较小时可取消扶壁的设置。

图2 优化的扶臂式钢筋混凝土挡土墙 下载原图

根据昌九高速改扩建项目中装配式箱型涵洞的高度，基于运输吊装重量限制的要求，对八字墙洞口进行分段，每0.5m为一级进行划分，利用ANSYS有限元软件分别计算每一级预制扶壁式钢筋混凝土挡土墙的各部分结构尺寸。

ANSYS有限元分析采用三维实体模型，考虑挡土墙的三维受力状态，以及挡土墙与土体之间的相互作用。建模时，将钢筋混凝土挡土墙与土体单独建模，通过设置接触单元模拟两者之间的相互作用关系。混凝土单元采用实体单元solid65进行模拟，混凝土本构关系采用非线性本构。土体建模时，为更加真实的模拟挡土墙的实际受力状态，考虑将土体分为基础以下的天然土、基础以上10m内的回填土以及基础以上10m外的顶部覆盖土三部分，均采用实体单元solid95进行模拟，土体的参数存在少许的差异，如表1所示。挡土墙内钢筋通过杆系单元link8进行模拟，将其插入混凝土单元中相应位置，并采用完全耦合的连接方式使其与混凝土共同参与受力。

表1 土体参数表 下载原图

挡土墙与底部天然土之间采用接触单元conta174进行模拟，挡土墙底面与天然土表面为带摩擦的面面接触关系，摩擦系数为0.45;挡土墙立墙和扶壁与墙后回填土之间为无摩擦的面面接触关系，采用接触单元targe170进行模拟，建立的模型如图3所示，图中白色密集部分为钢筋混凝土挡土墙，其余均为土体，如图中标注所示。

图3 钢筋混凝土挡土墙有限元计算模型 下载原图

模型加载时，为简化计算，将活载等效换算为顶部的均布荷载，考虑所有土体的自重荷载，计算得到钢筋混凝土挡土墙在活载和土体自重作用下的内力、应力和变形情况，依此确定钢筋混凝土挡土墙的最佳结构尺寸。

通过ANSYS有限元三维实体模型的计算分析，分别得到每一级钢筋混凝土挡土墙各部分的尺寸，如表2所示。

钢筋混凝土挡土墙构件所配钢筋选用HPB 400螺纹钢筋，立墙主筋直径采用20mm，立墙踵板和趾板主筋直径采用25mm，扶壁主筋直径采用25mm，扶壁主筋两端分别与立墙主筋和踵板主筋焊接，以形成钢筋骨架。

表2 昌九高速预制钢筋混凝土挡土墙尺寸表 下载原图

针对上述计算确定的预制钢筋混凝土挡土墙结构尺寸，结合昌九高速公路改扩建项目中净跨4m、净高4.5m尺寸的装配式箱涵模型试验，选取与装配式箱涵试验模型尺寸相匹配的墙高5.6m、4.1m和2.6m的三种预制钢筋混凝土挡土墙进行试验研究，试验箱涵及预制挡土墙拼装示意图如图4所示。预制挡土墙试验研究主要研究其在填土荷载和汽车荷载作用下的应力情况，应力测点布置如图5所示，设置3排共12个测点，采用电阻式应变片测量，每个测点分别沿轴向和环向两个方向粘贴应变片。

图4 预制钢筋混凝土挡土墙试验模型 下载原图

通过对各级填土荷载工况的数据记录，并将应变数值转换为应力数值，得到各测点的应力监测结果，预制八字墙应力测点数据如表3所示:

如表3所示，表中仅给出了高度较大的预制钢筋混凝土八字墙节段上几个控制测点的应力数据，八字墙高度越大，其应力状态越复杂，最不利应力值也越大。由表中数据可知，八字墙立墙的应力随着高度的增加逐渐减小，立墙底部的应力最大，最大应力为0.7012MPa，小于混凝土抗拉强度，因此设计的预制钢筋混凝土八字墙在填土荷载和汽车荷载作用下满足正常使用的要求，结构尺寸可靠，可应用于昌九高速改扩建项目。

图5 预制钢筋混凝土挡土墙应力测点布置图 下载原图

由于预制钢筋混凝土挡土墙结构的独特性，构件运输时只能水平放置运输，同时受车辆宽度的限制，构件在运输车上放置时应根据构件的重心位置合理的控制其摆放位置，摆放方式如图6所示。

运输过程中构件起吊方式应为侧向起吊，安装时为直立起吊，因此，在构件立墙、趾板和踵板的一侧共设置3个吊环钢筋供侧向起吊用，在立墙和踵板的顶部共设置4个吊环钢筋供直立起吊用。构件从水平放置转换为竖向立置时还需经过翻转过程，可利用立墙顶部的2个吊环和侧面的吊环完成。

表3 预制钢筋混凝土八字墙应力监测数据 下载原图

图6 预制钢筋混凝土挡土墙运输示意图 下载原图

装配式涵洞洞口因分节段预制拼装，其整体性相对于现浇洞口要较差，因此有必要在相邻节段之间设置连接措施，以加强装配式洞口的整体性。

设计考虑在预制八字墙节段的背面预埋少数螺杆，通过相邻八字墙节段上的预埋螺杆固定连接钢板将相邻节段连接起来，如图7所示。

图7 附属连接钢板示意图 下载原图

本文以昌九高速改扩建项目为依托工程，提出了一种箱型涵洞装配式八字墙洞口形式，并利用ANSYS有限元软件对其结构受力进行了全面的分析，得到了可通用于昌九高速改扩建项目中的扶壁式钢筋混凝土挡土墙结构形式，并计算得出了各预制节段的最优尺寸和配筋，同时通过现场模型试验研究验证了结构尺寸和配筋的可靠性。此装配式八字墙洞口具有以下特点:

(1)预制扶壁式钢筋混凝土挡土墙的计算采用的是有限元三维实体模型计算，可以非常真实的模拟土体，准确的计算挡土墙的受力，通过实体模型的应力分布，可以有针对性的对挡土墙受力较大的区域进行重点配筋，相比于传统的截面一致配筋要更加的合理;

(2)装配式八字墙洞口，预制构件全部在工厂批量集中生产，不受外界环境的影响，构件质量可以保障，预制采用的钢模板可重复利用。预制构件运输至施工现场进行拼装，可快速完成洞口施工，大幅度减少施工工期，节约施工成本，既经济又环保;

(3)此装配式八字墙洞口形式在昌九高速改扩建项目中的应用，为项目带来了可观的经济效益，与常规现浇八字墙洞口相比，施工工期缩短了60%，施工成本降低了30%。

(4)本文设计的扶壁式钢筋混凝土挡土墙是针对于昌九高速改扩建项目八字墙特定范围倾斜角度设计的，是否可在其他任意倾斜角度的八字墙中通用，需要进一步的计算验证和推广;

(5)本文设计的装配式钢筋混凝土八字墙为首次应用，后期需要对其运营过程进行跟踪，以及时发现和掌握其可能存在的不足，并在后续的研究中进行调整和优化。

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前辈总结4大类型涵洞设计经验，读懂的瞬间觉得自己也可以很牛

我们在普通、简单的涵洞设计中，会出现很多错误或者是瑕疵，或多或少总会出现一些问题。主要是不能考虑到多方面的影响因素，并没有理解涵洞真正的设计意图。只要在设计过程中善于总结，不要总在相同的地方犯同样的错误，相信我们的设计能力和效率会更高。来看看大院总结的涵洞设计报告，对设计师非常有帮助。

目前涵洞设计、施工中的主要问题

1 功能性病害

高速公路圆管涵孔径取消1.0和1.25m,采用1.5和1.8m。

原因：涵底设计高程与实际不符，洞口后期沉降较大，洞口平面与河道衔接不顺，堵塞物清理不及时，涵底纵坡偏小；

措施建议：涵洞位置及数量应整体考虑、合理布设，尽量减少后期沉降，养护部门及时对洞口、洞内的堵塞物及锥坡长草进行清理；高速公路建议选择孔径不小于1.5m的圆管涵，方便清淤。

原因：涵内排水系统不畅或未设置；涵洞净空不足，超高车辆违规通行；管理不善，涵洞遭废弃；

措施建议：应根据衔接道路实际情况，合理设置纵坡，尽量避免洞身位于凹曲线底部，洞内设置排水设施并保持排水顺畅，养护部门及时疏浚；设置明显的限高标志，必要时设限高门架。

2 技术性病害

各类裂缝

原因：温度影响和混凝土收缩引起表面短细裂缝；结构厚度偏小、配筋不够、超载和不均匀沉降等原因引起结构性裂缝；施工措施不当导致施工裂缝；

措施：采用更合理的结构尺寸和配筋率（适当考虑超载影响），加强防裂钢筋网的设置；严格施工措施，保证施工质量；

原因：不均匀沉降引起错台现象；填缝料填塞不密实、老化脱落致使沉降缝渗水，水流将台背回填砂带出，产生涌砂现象，造成台背淘空。

措施建议：填缝料宜采用热沥青浸泡麻絮，不宜采用乳化沥青浸泡；盖板涵的预制盖板顶面加铺油毛毡层；盖板涵、箱涵台后回填砂改为非黏性土。

3 其他病害主要解决混凝土剥落的问题；在八字墙边缘外加铺2m长的铺砌，解决洞口铺砌冲刷的问题。诸如软基段涵洞两侧出现明显的跳车现象；通道口积水现象，洞口的横向排水沟及其盖板破损较严重等。

涵洞结构计算

(1) 涵洞的泄水能力及水力计算

(2) 圆管涵

根据《07涵洞细则》，混凝土圆管涵的设计仅考虑车辆荷载、圆管涵自重和填土产生的等效荷载的作用组合。不计算管壁环向压力和径向剪力，仅考虑弯矩作用效应。

混凝土圆管涵结构应按《04桥规》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。

(3) 盖板涵(EXCEL表格计算)

1)盖板的长度与宽度之比大于等于2时，按简支单向板计算。

2)分离式涵台:作为上下端简支的竖梁计算。

3)整体式涵台身按上端与盖板不可移动的铰接、下端与基础固结计算。

现浇盖板的合理宽度：

L0=2、4、6m盖板涵，当B1=400cm,现浇板钢筋含量与预制单向板钢筋含量相差不大，取B1=400m是经济合理的且现浇板宽不至于过小。

(4) 箱涵

① 采用矩形框架超静定结构计算，涵底地基反力假设为直线分布。

② 边界条件：刚性约束底板水平方向位移。

③ 考虑车辆荷载、覆土竖向压力、台侧主动土压力和涵身自重；不考虑剪切变形、砼收缩效应，涵体内外的温度变化按±15℃考虑。

④ 荷载施加：横、纵向车轮布置按公路的车辆荷载方式布置。

斜交箱涵整体扭转

斜交角度≥30°时，斜交箱涵的整体扭矩较大，对于斜交角度≥30°（不推荐采用一字墙）。

（一字墙计算)

单元类型：板单元

边界条件：涵身侧固结，不考虑墙前土体对一字墙约束。

荷载：一字墙自重、墙后主动土压力(分解为：垂直于墙面的正压力和平行于墙面的摩擦力)，不考虑墙前被动土压力，考虑地震作用。

配筋率：≤166kg/m3

(5) 拱涵(全断面计算模型)

1）拱圈按无铰拱计算，矢跨比采用1/2。拱脚与涵台身固结，涵台身与整体式基础固结，形成弹性框架结构解算内力。

2）边界条件：在拱圈侧、涵台侧、基础底设置弹性支撑。

3）不考虑曲率、剪切变形、温度作用效应和混凝土收缩效应，考虑弹性压缩的影响。

4）不考虑车辆荷载，仅考虑覆土竖向压力、台侧主动土压力和涵身自重。

拱圈弹性压缩的影响，弹性压缩对内力的影响不可忽略。

矢跨比分析：失跨比采用1/2 对拱圈受力有利。

地基类型不同，m值影响：

若考虑涵台、地基与拱圈的共同作用，地基抗力系数对拱圈和底板内力产生较大的影响。

右表为不同m值在覆土竖向压力作用下拱圈和底板内力变化的比较。

① m值增大，拱圈、底板的内力、应力均减小（拱圈轴力除外），台身应力也减小，但基底压力增大。

② m值增大，拱顶正弯矩减小，拱脚负弯矩减小并有可能变成正弯矩。

③ 设计可取m=80000kN/m4 进行计算。

(6) 八字墙

1）单元类型：实体单元

2）边界条件：基础底为竖向只受压；约束基础侧的水平向线位移；

3）荷载：八字墙自重、墙后(含基础)主动土压力(分解为：垂直于墙面的正压力和平行于墙面的摩擦力) 、考虑地震作用；

4）结构尺寸调整：墙顶厚度由原来的40cm增加至55cm，台背斜度由4：1调整为3.5：1；基底应力不大于200kpa。

5）八字墙张角：考虑墙后土压力的影响，对盖板涵、箱涵和拱涵，因墙高较高，张角取为20°；圆管涵因墙高较矮，张角取为30°。

涵洞研究总结

●以往涵洞地基承载力基本容许值的计算直接采用上部荷载所产生地基应力，没有考虑侧填土对地基容许承载力的提高作用，使得涵洞地基加固设计偏于保守，造成较大的投资浪费。

●以涵洞地基工后沉降不大于20cm为控制条件，在不同的地基条件和涵顶填土高度情况下，按沉降控制的地基承载力容许值均大于规范公式修正值。

●涵洞顶土压力：涵洞位置最大土压力为516.4kPa，一般路堤处土压力值为364.4kPa，则马斯顿效应的涵洞荷载放大系数为1.31。

●当基础底板与涵身线刚比λ越大，涵身外侧受拉弯矩越小，底板节点下侧受拉弯矩越小，底板跨中上侧受拉弯矩则越大。

七种配筋类型中，类型1-a造价最低，类型1-c与类型2每延米造价基本相当，造价较高的为类型1-b、类型3和类型4。

台身基础底面采用圬工结构，基础顶面采用钢筋砼结构具有经济性。全部采用钢筋砼结构经济性最差。

调整基础与台身线刚度比，使得台身受力偏心距接近并小于第一类偏压偏心距限值最为经济。

涵洞跨径D、填土高度H、沟谷宽度B、地基土模量Ed与Ks值正相关，填土模量Et、沟谷坡度α与Ks值负相关。随着填土高度H的增加，涵洞垂直土压力集中系数Ks值呈逐渐增大，当H/D=2.5~5时为最大，之后趋于稳定并略有减小。沟谷地形的坡体在一定程度上分担了涵顶土柱重量，降低了涵顶垂直土压力的应力集中，因此建议工程实际中尽可能保留沟槽。

目前针对高填方涵洞的减载措施大都是通过调整涵顶平面上覆填土的沉降，来实现将作用在涵顶的填土荷载向台背外侧填土转移，以减小涵顶荷载的目的。

涵洞的主要减载措施有：中松侧实法、提高涵台背后填土压实度或采用低压缩性材料、采用柔性填料（EPS）、先填后挖法、加筋减载法。对涵洞地基进行加固处理时，地基加固后的模量不宜过高，在满足地基承载力要求的基础上，应尽量采用柔性的地基处理方法。

盖板涵和箱涵的台后填土采用非黏性土，不只限于中粗砂、石屑、碎石等。

圆管涵、盖板涵和拱涵，填土高度扩展至20m。箱涵，填土高度扩展至6m。净跨径增加至6m跨径。

为减弱洞口处冲刷，洞口铺砌宜向外延伸2m。

对沉降缝需采取特殊的防水、防漏砂措施。

涵顶底板主筋未设置起弯，优化后主筋数量增加较少，更容易保证结点附近的斜截面抗弯承载力，且施工更便利。

注意事项

(1) 圆管涵

1）填土高度为0.5m～20m。

2）圆管涵参考图适用于圆管涵纵坡≤3%的情况。

3）圆管涵参考图的洞口形式为八字墙，八字墙按1：1.5和1:1.75的边坡坡率进行设计。

4）汽车荷载为公路－Ⅱ级。

5）圆管涵标准节段长度为1.0m，在考虑现场吊装能力后，可适当加长预制管节以加快施工进度。

(2) 盖板涵

1）填土高度为0.5m～20.0m。

2）汽车荷载为公路－Ⅱ级。

3）涵洞基础分为分离式和整体式，可根据实际涵洞基底的地基承载力基本容许值[fa0]选用。

4）盖板涵参考图的洞口形式为八字墙，八字墙按1：1.5和1:1.75的边坡坡率进行设计。

5）盖板涵参考图适用于涵洞纵坡≤5%的情况。

6）当通道涵周边的地下水位高于涵底标高较大时，应考虑地下水的浮力影响，根据工程的具体情况做专门的抗浮设计。

7）盖板涵参考图提供的现浇正交盖板标准宽度为400cm；当现浇正交盖板宽度B1<400cm时，可参照B1=400cm盖板钢筋构造图中提供的配筋原则进行施工；当B1>400cm时，应重新进行盖板的配筋计算。

8）端部预制斜交盖板仅适用于斜度θ≤15°的涵洞。

(3) 箱涵

1）无压力式单孔箱涵填土高度0.5～6.0m。

2）箱涵主要适用于软土地基、经处理后承载力仍偏低的特殊地基及受路面标高、洞口两端连接线标高限制导致建筑高度受限的通道涵。

3）八字翼墙按路基边坡为1：1.5进行设计的尺寸。

4）箱涵洞口形式分为八字翼墙和一字翼墙两种型式。八字翼墙适用于0°～45°的箱涵，一字翼墙适用于0°～25°的箱涵，两种洞口型式可自行选择使用。当斜交角为30°～45°时，考虑到端部涵段的整体滑移稳定性，洞口可采用八字翼墙，不推荐采用一字翼墙。

(4) 拱涵

1）拱涵适用于单孔涵洞，分3种型式：通道拱涵、过水拱涵、过人兼过水拱涵。涵洞净高H0为2.0m的拱涵仅作为过水拱涵使用。

2）拱涵主要适用于填土高度较大、地基条件好（地基承载力基本容许值[fa0]≥400kPa），同时建筑高度不受限的涵洞，不适用于土质地基。

3）若为岩石地基，可考虑采用分离式基础，需结合具体项目另行设计。

4）当拱涵轴线与道路设计线斜交时，可适当延伸涵洞长度，采取“斜交正做”的处理方式。

5）公路－Ⅱ级时可参照使用。

6）拱涵适用于涵顶填土高度8～20m的涵洞设计，小于8m填土时，考虑经济适用性，一般建议采用盖板涵设计。

(5) 其他施工注意事项

1）涵洞完成后，基底混凝土强度应达到设计强度的85%时，方可进行回填。涵身两侧的墙背填土要求严格夯实。洞身两侧填土应严格对称均衡，水平分层夯实，其每侧长度不应小于洞身两侧填土高度的一倍，压实度不小于96％。涵洞两侧紧靠涵台部分的回填土不宜采用大型机械进行压实施工，宜采用人工配合小型机械的方法夯填密实。

2）施工中当涵洞上填土高度不足0.5m时，严禁采用振动或碾压设备对涵顶和涵洞范围内的填土进行碾压；填土高度不足1.0m时，采用人工或小型机具夯填；填土高度超过1.0m时，方可采用机械填筑。对于拱涵，填土高度不足3.0m时，压路机通过涵洞顶时，必须静压通过，禁止开振动器。

3）基底地基土承载力检测：采用轻便动力触探、静力触探等方法对涵洞基底地基土的承载力进行检测，检测频率一般情况下每10～20m布置一个断面，每个涵洞不少于三个断面，每个断面不少于三个检测点，地质条件复杂时适当加密。