箱涵的设计原则有哪些呢?

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箱涵的设计原则有哪些呢?

山东茂隆新材料 2023-07-19 1738


涵洞种类繁多,包括圆管涵、箱涵等等。今天小编将重点介绍箱涵的设计原则,让我们一起来了解一下吧。

一、箱涵的设计及计算

1、箱涵按矩形框架计算,内壁在角隅处宜设倒角并配防劈裂钢筋,进行超静定结构内力效应分析时,可按全截面考虑。

2、对于顶底板的计算和配筋,可以根据以下两种工况进行计算和设计。

工况1:顶板、底板和侧墙都被视为偏心受压构件。

工况2中,顶板和底板以受弯构件的形式承受作用力,而侧墙则以偏心受压构件的方式承受压力。

控制设计:选择最具挑战性的工况。

3、作用荷载组合:

主要负荷包括车辆负荷、结构自重和填土自重。

最大承载能力状态:进行正截面和斜截面强度验算,同时进行抗倾覆和滑移验算。

对于极限状态的正常应用,要对裂缝宽度和刚度(挠度)进行验算。

4、除了满足受力要求外,配筋还需要满足裂缝要求和符合规范规定的最小配筋率。

5、温度的影响:对于明箱涵需要考虑,而对于暗箱涵则可以不考虑;在分期浇筑底板和侧板时,应该考虑混凝土收缩的影响。

6、明涵需考虑到冲击力的影响进行计算,而暗涵则不考虑冲击力。

7、尽管箱涵设计采用车辆荷载,但在箱涵上布置多辆车时,仍需考虑车辆荷载的折减;而在只有一条车道时,应该考虑提高车辆荷载。

8、荷载分布宽度的变化会直接影响涵洞所承受的竖向和水平压力强度标准值的大小。

①明涵计算步骤与小桥大致相同,但与桥不同的是,涵洞使用车辆荷载作为汽车荷载,而桥梁则使用车道荷载,只有在局部加载时使用车辆荷载。

②明涵的车轮分布宽度的计算方法可以查阅《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)第4.2.3条。

③暗含车轮分布宽度的计算方法可参考《公路涵洞设计规范》(JTG/T 3365-02-2020)第9.2.1条。根据规范,车轮在着地面积的边缘以30°角向下扩散。如果几个车轮的压力扩散线相重叠,则以最外侧的扩散线为准确定扩散面积。

9、斜交涵洞可以被视为正交涵洞,以简化计算,计算跨径和涵洞长度方向垂直。与正交涵洞不同,斜交涵洞没有车辆荷载的集中,因此采用这种简化计算是安全的。

正布钢筋是指斜涵(暗)中部主筋布置方向与涵洞长度方向垂直的钢筋布置方式。而斜布钢筋部分则是在两端取一个呈梯形的平面。顶底板主钢筋按逐根增大偏斜度布置,这被称为斜布钢筋。在这个区段内,钢筋间距呈锐角一边的主钢筋间距与箱身中部的间距相同,而钝角一边的钢筋间距则缩小一半。

10、斜涵斜度较大时,洞口的端涵身会受到两侧土压力不平衡的影响,可能导致涵身向土侧压力较小的一侧发生滑动(平移或平面转动)。因此,需要在端涵身上采取抗滑键的措施。

11、如果通道周边的地下水位高于涵底标高较大的情况下,必须考虑地下水的浮力影响,并根据工程特点进行专门的抗浮设计。

12、对于二级及二级以上公路的明涵,其护栏形式应与相邻的路基护栏一致。我们建议在明涵上设置波形梁护栏,并将护栏的立柱埋深保持不低于30cm,立柱埋入明涵的钢筋混凝土基础中。

13、明涵由于跨径较短,一般不能满足桥梁护栏结构上所需的最短长度,并且在很短的桥梁护栏上进行两次过渡段处理,会造成短距离内桥梁护栏强度的不连续,整个护栏也不美观,所以,在不降低桥梁路段安全性的前提下,明涵的护栏可以按路基护栏的要求设置。

14、在涵顶填土高度低于1.5米时,应特别关注预埋波形护栏底座的相关构件。

二、箱涵施工注意事项

1、应对箱涵进行地基承载力计算,并根据承载力要求考虑是否需要进行基底换填。

2、基底换填材料的选用要求:

①当地基承载力要求小于等于200Kpa时,可以选择砂砾作为替代填料。

②如果当地的基础承载力要求超过200Kpa,那么更换填充材料的要求是使用级配碎石。

3、箱涵的浇筑:

施工箱涵时,使用现浇钢筋混凝土,并根据实际情况进行分阶段施工。建议先浇筑底板和梗肋的混凝土,然后再完成其他部分的混凝土浇筑。

混凝土均需按照《公路桥涵施工技术规范要求》进行分层浇筑,浇筑厚度必须满足规范要求。上层浇筑必须在下层混凝土初凝或重塑前完成,并且新浇混凝土与下层已浇筑混凝土的温差应小于20℃。

4、拆模和回填要求:只有当混凝土的强度达到设计强度的85%时,才能拆除支架并进行涵洞两侧的回填;而当混凝土的强度达到设计强度的100%时,才能进行涵顶填土。

5、沉降缝设置:

一般情况下,涵台台身的沉降缝会沿着涵长方向每4至6米设置一道,这些沉降缝必须贯穿整个断面,包括基础部分。沉降缝的宽度为2厘米,而且设置时应该与涵长方向垂直。

任何在地基土质变化大、基础埋置深度不同或地基容许承载力发生大变化的地方,以及路基填挖交界处,都应该安装沉降缝。

涵洞可建立在岩石地基(中度风化以上)上,无需设置沉降缝。

6、沉降缝的防水措施:

①将沥青木板填充到基础部分,并在流水面边缘用5cm热沥青浸制麻絮或灌缝胶进行填塞。

②在基础的基础上,为了增加防水效果,将两侧面和顶面都设置了三层油和两层毡的防水层,层宽为50cm。接缝外侧使用沥青木板填充,内侧填充了5cm的热沥青浸制麻絮或灌缝胶。

③外包粘土保护层处理后,顶面厚度为20cm,宽度为20cm,覆盖了三层油和两层毡。

④涵洞外层防水措施包括:在涵洞与填土接触面涂抹三道热沥青;进行涵洞外层防水层施工后方可进行下一步施工工序,即沥青涂抹必须在回填之前进行。

7、如果涵洞与相邻构造物之间的间距较小,可以使用反开槽施工的方法(先填土压实,然后再进行挖掘),以确保构造物之间的路基得以充分压实。

以上是有关箱涵设计原则和施工注意事项的内容,从中可以看出,施工涵洞需要注意许多问题。因此,在施工过程中必须仔细查看规范,并严格按要求执行,以确保箱涵符合要求。欢迎大家致电咨询。



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