雨水渠涵身結構計算分析

林偉達

(珠海市規劃設計研究院，廣東珠海 519000)

0 引言

目前我院雨水渠結構采用的通用圖為10多年前編制的，部分原有標準已不能滿足現狀的實際需求，且原雨水渠涵身為漿砌片石結構，寬度較大，占地面積多，已不適合在城區范圍內使用。適逢國家近期發布《關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，我院對原雨水渠通用圖進行重新修編。借此機會，對雨水渠結構進行重新驗算及設計。蓋板為兩端簡支板結構，相關分析及理論較多，本文主要是針對雨水渠涵身進行相關結構計算方法的分析。

1 計算假定

涵身按整體式基礎設計，涵身按鋼筋混凝土設計，計算跨徑取用凈高加頂板一半厚度，上端鉸接，下端固結，雨水渠涵身半斷面圖見圖1。

2 計算內容

1)偏心受壓構件驗算;2)正截面抗彎驗算;3)斜截面抗剪驗算。

3 作用

將車輛荷載等代均布土層厚度h:

取自JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范(4．3．4-1)。

其中，l0為破壞棱體長度;B為破壞棱體寬度，B=Lb;γ為土的重力密度;∑G為布置在B×l0面積內的車輪的總重力。破壞棱體長度l0:

其中，φ為涵身填土的內摩擦角。

l0示意圖見圖2。

圖1 半斷面圖

圖2 l0示意圖

土的側壓力系數λ:

臺后非均布荷載q1，q2的值:

土壓力示意圖見圖3。

4 內力計算

固結端A處彎矩MA:

A端處最大剪力VA:

涵身最大彎矩發生在x0位置處。

圖3 土壓力示意圖

涵身最大彎矩Mmax:

①落實管護人員，明確管護責任。北京市政府印發了《關于建立本市農村水務建設與管理機制意見的通知》。全市成立3927個農民用水協會，政府通過購買服務的方式 （每人每月500元補助）組建了10800名農民管水員隊伍，負責農村水土保持、機井管理、用水計量、水資源費征收、河道管護等工作，實現了源頭管理。北京市政府建立了水源涵養林管護機制，出臺了山區移民搬遷政策 （每人每月400元補助）組建了4萬多名生態林管護員隊伍，使全市61萬hm2水源涵養林實現了管護全覆蓋。

計算最大彎矩處x0以上的豎向力∑P、偏心距e及所產生的彎矩∑M。如圖4所示，P1為蓋板自重和蓋板上的覆土重量;P2為涵身上的覆土重量;P3為涵身擋塊重量;P4為最大彎矩處x0以上涵身重量;P9為蓋板計算時涵身內側剪力。

偏心距ei為豎向力Pi合力相對于涵身中心0點的距離。

作用效應組合:

5 截面驗算

5．1 偏心受壓構件驗算

偏心受壓斷面如圖5所示。

1)當涵身為素混凝土時，驗算公式如下:

其中，Ac為混凝土受壓區面積，Ac=b·(C2－2·e);φ為彎曲系數，查《圬工規范》表4．0．8。

2)當涵身受壓偏心距大于0．6s時(s為C2/2)，偏心受壓承載力應用以下列公式計算:

參見《圬工規范》(4．0．10-1)。

其中，W為構件受拉邊緣的彈性抵抗矩，W=bC22;f 6cmd為涵身混凝土的彎曲抗拉強度設計值;φ值的計算方法同上。

在JTJ 022-85公路磚石及混凝土橋涵設計規范中，對于容許偏心距e的限制為荷載組合Ⅰ不大于0．5y(y亦為C2/2)，荷載組合Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ不大于0．6y，而在JTGD61-2005公路圬工橋涵設計規范中更改為基本組合不大于0．6s，此為新舊規范變化之一。

圖4 x0以上處恒載示意圖

圖5 偏心受壓斷面

5．2 正截面受彎承載力驗算

參見《圬工規范》(4．0．12)。

其中，Md為彎矩設計值;W為截面受拉邊緣的彈性抵抗矩;fcmd為構件受拉邊緣的彎矩抗拉強度設計值。

5．3 直接受剪承載力驗算

參見《圬工規范》(4．0．13)。

其中，fvd為涵身混凝土的抗剪強度設計值;μf為摩擦系數，取0．7;Nk為與受剪截面垂直的壓力標準值。

6 結語

驗算偏心受壓承載力，控制設計的主要因素為偏心距e的大小，當偏心距e＞0．6s的限值時，偏心受壓承載力下降迅速。

當偏心受壓承載力驗算通過時，一般正截面受彎承載力驗算及直接受剪承載力驗算均能通過。由于涵身高度均較小，結構計算均能滿足規范要求;臺身配筋按最小配筋率控制;強度及裂縫均不控制設計。

［1］ JTG D60-2004，公路橋涵設計通用規范［S］．

［2］ JTG D61-2005，公路圬工橋涵設計規范［S］．

［3］ JTG/T D65-04-2007，公路涵洞設計細則［S］．

［4］ 趙 亙，尚 濤，楊 娜．高填土蓋板涵臺身的結構計算方法［J］．公路交通科技，2009(6):28．