中铁上海设计院， 上海 200070
摘要：位于路基下的管涵，一般属于暗涵，是具有一定覆土的人工构造物。它不但承受车轮荷载的压力，而且还能承受随填土高度不同而产生的土压力（包括路面结构重量），同时管身还承受管身自重、管内水压力，以及由于温度的变化而引起的内力。本文通过举例对比公路、铁路两种标准下关于圆形管涵的计算差别，并提出相关建议。
关键词：圆形管涵；受力分析
埋置在土体中的涵管管身所承受的大小（主要指土压力），主要与埋置深度及土壤性质有关，此外，还与涵管的安放方法、基础形式及涵管本身的刚度有关，不同标准下圆形管涵设计有所不同，通过举例进行计算，对比如下：
1 不同规范计算规定
1.1 公路规范
JTG/ T D65—04 公路涵洞设计细则规定圆管涵的设计可仅考虑车辆荷载、自重和填土产生的等效荷载的作用组合 [1] 。
1)竖向压力和侧向压力作用下内力计算。
在竖向压力和侧向压力作用下，圆管涵采用的结构计算图式如图 1 所示。
图中 q 1 和 q 2 分别为竖向压力和侧向压力。故截面最大弯矩为：
M =0. 137(q 1 - q 2 )r 2 (1)
其中，r 为圆管涵内外径平均半径。
其中 q 2 = λ × q 1 ，而 λ 为朗肯侧向土压力系数，λ = tan 2 (45° - φ/2)，则式(1)可以写成：
M =0. 137q 1 r 2 (1 - λ) (2)
按照上述规范规定，圆管涵不管其覆土厚度大小均应考虑0. 3 的冲击系数。而 JTG D60—2004 公路桥涵设计通用规范规定覆土厚度大于或等于 0. 5 m 时，涵洞计算可不计冲击力，否则考虑 0. 3 的冲击系数 [2] ，两者存在矛盾。在计算涵顶汽车土压力时，车轮荷载压力按扩散角 30°向下扩散至涵顶，不考虑土压力集中系数。 涵顶土压力按土的容重乘以覆土厚度计算。
2)自重作用下内力计算。
自重作用下圆环最大弯矩按下式计算:
M z =0. 369γtr 2 (3)
其中，γ 为圆管涵材料容重；t 为管壁厚度。
1.2 铁路规范
1）竖向压力和侧向压力作用下内力计算。
TB 10002. 1—2005 铁路桥涵设计基本规范中圆管涵结构计算图式与公路规范一致。 只是将式(1)中的系数 0. 137 提高为0. 15，如下式:
M =0. 15(q 1 - q 2 )r 2 (4)
该规范规定涵洞覆土厚度不应小于 1. 2 m [3] ，所以不计入列车荷载的冲击力。在计算涵顶列车荷载引起的土压力时，轨道压力按 26. 565°扩散角向下扩散至涵顶，并按土压力集中系数 K 进行调整，如表 1所示。 土侧压力系数对于填土施工通常取 0. 35。
2）自重作用下内力计算。
自重作用下内力计算与公路一致。
2 不同规范计算结果对比
2.1浅覆土情况下不同管径不同规范计算结果对比
当覆土厚度较小时，统一考虑 0. 5 m，车辆(或列车)荷载较大，土压力较小。 在不同管径情况下，圆管最大弯矩设计值如表2所示。汽车荷载按城—B 级考虑。
2.2 深覆土情况下不同管径不同规范计算结果对比
当覆土厚度较大时，统一考虑7m，车辆(或列车)荷载较小，土压力较大。 汽车荷载按城—B 级考虑，最大弯矩设计值如表3
从对比可以看出，深覆土时公路规范计算的弯矩值较铁路规范小。分析原因，主要是公路规范没有考虑填土压力的集中系数。
3 结论与建议
通过以上分析，得到如下结论和建议：
1)公路规范与铁路规范在圆管结构计算上主要区别为铁路规范考虑填土压力集中系数，而公路规范不考虑。
2)从对比分析中可以看出，公路规范计算的弯矩值比铁路小，特别是高填土时差别更明显。 但在圆管涵建设实践中经常存在施工期间圆管即开裂甚至破坏的现象。表明公路规范关于圆管涵结构计算存在弊端。
参考文献：
[1]JTG/ T D65—04—2007，公路涵洞设计细则[S].
[2]JTG D60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].
[3]TB 10002. 1—2005，铁路桥涵设计基本规范[S].
论文作者:汪媛媛
论文发表刊物:《城镇建设》2019年16期
论文发表时间:2019/9/26
标签：压力论文; 圆管论文; 荷载论文; 公路论文; 弯矩论文; 系数论文; 覆土论文; 《城镇建设》2019年16期论文;