淺析穿路構筑物的受力

摘 要 管線在穿越道路時，通常采用加設套管對穿路管線進行保護，這類穿路的埋地構筑物在地下會受到恒載（覆土荷載）和活載（車輛荷載）的共同作用。本文按埋地構筑物不同的埋設深度，對所受覆土荷載和車輛荷載的應力進行分析和計算，得到埋地構筑物所受的應力合力，繪制出應力隨埋設深度變化的曲線圖。穿路建構筑物的埋置深度在1-2m之間受力最小；埋深在0-1m間，構筑物所受的荷載以車輛荷載為主；埋深大于2m時，所受荷載以土壓力為主；應力曲線圖為合理選擇套管形式和確定管線埋設深度提供了依據，為相關的設計提供必要的基礎數據。

關鍵詞 管線穿路 套管保護 車輛荷載 土壓力 應力曲線

中圖分類號： TU399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0000-00

1 前言

在管線設計中，會經常遇到管線穿越現有或規劃道路，通常采用埋設套管對穿路管線進行保護。了解埋地套管的受力情況，有助于我們合理選擇套管形式和確定管線埋設深度。本文通過對穿路構筑物所受恒載和車輛荷載的應力分析，繪制出應力隨埋設深度變化的曲線圖，為相關設計提供必要的基礎數據。

2設計參數

2.1 基本設計參數

土容重γ1=18kN/m3；構筑物頂面距路面填土高度為H。

2.2 設計車輛參數

根據《公路橋涵設計通用規范》（JTG D60-2004）第4.3.1條規定，公路-I級和公路-II級汽車荷載采用相同的車輛荷載標準值。車輛荷載立面、平面尺寸見圖1，主要技術指標見表1，車輛荷載橫向布置見圖2。

3. 受力計算

3.1 恒載計算

穿路構筑物所受恒載主要是上部填土垂直壓力q土，為：q土=H ·γ1

3.2 活載計算

穿路構筑物所受活載主要為車輛荷載，車輛荷載通過土壤向下擴散傳遞，土壤的應力擴散角一般為30°～35°，應力擴散角因材料不同而異，這里我們假定土壤的應力擴散角為30°。

3.2.1車輛荷載擴散面積

1）縱向擴散寬度（a）

車輛荷載沿縱向擴散寬度計算示意圖見圖3。

車輛荷載沿輪跡邊緣以30°角向下擴散，在圖中，我們可以看到，當H=1.04m時，縱向兩后輪垂直荷載分布相互重合，即：

2）橫向擴散寬度（b）

車輛荷載沿橫向擴散寬度計算示意圖見圖4。

4 結語

通過上述的分析可知，穿路建構筑的埋置深度在1-2m之間受力最小。埋深在0-1m間，構筑物所受的荷載以車輛荷載為主，埋深大于2m時，所受荷載以土壓力為主。在相同的埋深下，我們可以通過換填應力擴散角較大的粒料材料來達到減小荷載的效果。通過合理的選擇埋深及回填材料，可以有效的達到節省投資，提高安全度的目的。

5參考文獻

[1] 《公路小橋涵設計示例 》劉培文 周為 張君緯 馬潔 著 人民交通出版社

[2] 《公路橋涵設計通用規范》 JTG D60 人民交通出版社