高填土鋼筋混凝土蓋板涵邊墻的設計與檢算

田禮忠

1 工程概況

新建巴準鐵路地處內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗和準格爾旗境內，正線長度為134.89 km，設計標準為國鐵Ⅰ級干線，雙線，牽引質量10000 t，計劃于2012年年底竣工。巴準鐵路建成后，向西將與包蘭線相連，向東直達大秦鐵路，在路網上形成一條橫貫內蒙古西部的新通道。

巴準鐵路沿線地勢復雜，多為山地與丘陵，全線涵洞近400座，多為高填方地段，涵洞填土高達十幾米，經現場勘察分析研究，采用高填土鋼筋混凝土蓋板涵，尤其在DK91+620.00處涵洞填土高達18 m。

2 設計方案

我們根據現場2000比例地形圖，首先勾繪出DK91+620.00涵洞的匯水面積，得F=1.2 km2，此段水文資料經現場收集整理分析，采用百年設計流量為:

經查內蒙古水文手冊:K=1.23，C=15.2，N=0.85，得百年設計流量 Qp=1.23×15.2×1.20.85=21.8 m3/s，根據計算出的百年設計流量查鋼筋混凝土蓋板涵水力特征表，研究確定采用無提高節1 m鋼筋混凝土蓋板涵，凈高為5.0 m，才能滿足此涵的百年設計流量。

此涵板頂填土(軌底到板頂)12.81 m，邊墻高度為5.72 m，邊墻頂寬為0.40 m，邊墻底寬為2.20 m，邊墻材質為C30混凝土。

墻身底截面一般為截面偏心控制設計，其外力為:豎向壓力包括蓋板自重、墻背及板頂填方重(按土柱重計算控制設計)及單側墻背活載豎向壓力。水平壓力包括雙側水平土壓力及單側活載水平壓力。

邊墻中心線頂點A即邊墻中線與蓋板端部厚度之半聯線的交點，設邊墻中心線與垂直線夾角為ε，則:

A點距邊墻左側為:

A點處邊墻截面寬為:2×0.2236=0.4472 m。

距A點x處邊墻寬:

2.1 恒載豎向壓力

1)蓋板自重及板頂以上土柱重。

新媒體報道中“問題地圖”的傳播分析與應對思考（王明荃） ......................................................................8-34

H按軌底到板頂斜面中點為準，采用換算填土高H換=12.81+0.03 －0.78+0.78×20/17=12.978 m。

H/D=12.978/8.4=1.545;查表(涵洞豎向土壓力計算用系數K1值表示)并按比例插入:

按土柱重計算時，路堤填方的豎向壓力:

活載的豎向壓力(H按軌底到板頂斜面中點為準):

q2=165/(2.5+H)=165/(2.5+12.978)=10.66 kPa。

蓋板自重:

2)墻頂0.15 m寬的填土。

其換算填土高 =12.88 －0.78+0.78×2.0/1.7=13.108 m。

3)墻背斜面上的填土。

a.墻頂水平以上部分，設土重為N3，距截面中心的力臂為e2，則 N3=17×13.108×(x+h2/2)×tgα =25.237+70.104x。

4)墻身圬工。

墻身頂部40 cm高范圍為混凝土，為簡化計算假定全部均為漿砌片石，容重按22 kN/m3計。

2.2 水平土壓力

2.3 活載豎向壓力及水平壓力

2.4 蓋板對邊墻頂水平反力Ra

將邊墻的中線全高(5.36 m)分為5段，每段高為1.072 m。計算結果見表1。

表1 Ra計算表

2.5 邊墻底截面偏心及應力(x=5.36 m)

C30混凝土圬工容許壓應力[б]=14300 kPa。

邊墻中部各截面一般不控制設計，故僅計算邊墻底截面即可。

3 結語

高填土蓋板涵邊墻的設計與受力檢算為設計填土超過10 m的蓋板涵洞提供了設計經驗，因為一般蓋板涵填土大多在10 m以下，在以后的設計工作中，還會遇到填土更高的涵洞，為以后設計填土超過15 m以上的涵洞提供設計經驗，高填土蓋板涵以后將在山區及丘陵地段大范圍推廣應用。

[1]趙江輝.高速公路涵洞設計淺談[J].山西建筑，2010，36(8):283-284.