上埋式构筑物的土压力计算方法

摘要

本发明公开了一种涵洞的土压力计算方法，包括未实施减荷措施情况下以及实施减荷措施情况下的涵洞的土压力计算，具体分为六种情况的土压力计算：涵顶未采取减荷措施情况下的垂直土压力、涵顶采取减荷措施情况下的垂直土压力、涵顶与涵侧均未采取减荷措施情况下的侧向土压力、涵顶与涵侧均有减荷措施情况下的侧向土压力、涵顶采取且涵侧未采取减荷措施情况下侧向土压力、涵顶未采取且涵侧采取减荷措施情况下侧向土压力。本发明针对常规填土施工的涵洞提出各种情况下垂直与侧向土压力计算公式及荷载取值方法，其计算结果较现行的方法更接近实际；同时针对高填方涵洞提出减荷方法及其应用判据。有效防止结构开裂病害产生和涵洞引起的路面变形问题。

主权项

1.一种涵洞的土压力计算方法，其特征在于，包括未实施减荷措施情况下以及实施减荷措施情况下的涵洞的土压力计算，所述实施减荷措施是指通过在涵顶和/或涵侧铺设EPS板的方式进行减荷，具体分为以下六种情况的土压力计算：1）涵顶未采取减荷措施情况下的垂直土压力σ_v的计算公式：${\sigma }_v=\mathrm{\gamma H}[1+\frac{(1+\frac{h}{2H})\mathrm{hE}}{{\omega }_{c}B(1-{\mu }^2)E_h}\eta ]=K_v\mathrm{\gamma H}---\left(1\right)$式中：h──涵洞突出地面的高度，m；H—─涵顶填土高度，m；B──涵洞宽度，m；μ──涵顶填土的侧胀系数；γ——填土重度，kN/m³；ω_c──与刚性涵洞长宽比L/B1及基底形状有关的系数；E──涵顶填土的变形模量平均值，MPa；其中，Es为压缩模量；室内压缩试验所提供的E_s—P曲线上查得Es；P为压缩荷载，按公路土工试验规程加载；E_h——涵侧填土的变形模量平均值，MPa；其中，Es为压缩模量；室内压缩试验所提供的E_s—P曲线上查得Es；P为压缩荷载，按公路土工试验规程加载；η──涵洞截面的外形影响系数，其中B₁为涵洞截面换算宽度，A为涵洞外形横截面面积；对于没有襟边的矩形或方形涵洞，η＝1。K_v──垂直土压力系数，或者直接通过表2查得；2）涵顶采取减荷措施情况下的垂直土压力σ_v的计算公式：${\sigma }_v=\mathrm{\gamma H}\left[\frac{{\omega }_{C}B(1-{\mu }^2)E_h{E}^{*}+(1+\frac{h+h^{*}}{2H})(h+h^{*})E_h{E}^{*}\eta }{{\omega }_{C}B(1-{\mu }^2)E_h{E}^{*}+h^{*}{E}_{h}E}\right]---\left(2\right)$式中：E^*──涵顶所铺EPS板的变形模量，室内压缩试验所提供的E^*—P曲线上查得E^*；h^*──涵顶所铺EPS板的厚度；其余符号的含义参见公式（1）；3）涵顶与涵侧均未采取减荷措施情况下的侧向土压力σ_h计算公式：${\sigma }_h=\left(\frac{\mu }{1-\mu }\right)\mathrm{\gamma H}[1-\frac{(1+\frac{h}{2H})\mathrm{hE}}{2{\omega }_{C}B(1-{\mu }^2)E_h}\eta ]---\left(3\right)$4）涵顶与涵侧均有减荷措施情况下的侧向土压力σ_h计算公式：5）涵顶采取减荷措施且涵侧未采取减荷措施情况下，侧向土压力σ_h计算公式：${\sigma }_h=\left(\frac{\mu }{1-\mu }\right)\mathrm{\gamma H}[\frac{3}{2}-\frac{{\omega }_{C}B(1-{\mu }^2)E_h{E}^{*}+(1+\frac{h+h^{*}}{2H})(h+h^{*})E{E}^{*}\eta }{2[{\omega }_{C}B(1-{\mu }^2)E_h{E}^{*}+h^{*}{E}_{h}E]}]---\left(5\right)$6）涵顶未采取减荷措施且涵侧采取减荷措施情况下，侧向土压力σ_h计算公式：公式（3）-（6）中：——填土的内摩擦角；c——填土的凝聚力；其余符号的含义参见公式（1）、（2）。