雨水渠涵身结构计算分析

林伟达

(珠海市规划设计研究院，广东珠海 519000)

0 引言

目前我院雨水渠结构采用的通用图为10多年前编制的，部分原有标准已不能满足现状的实际需求，且原雨水渠涵身为浆砌片石结构，宽度较大，占地面积多，已不适合在城区范围内使用。适逢国家近期发布《关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，我院对原雨水渠通用图进行重新修编。借此机会，对雨水渠结构进行重新验算及设计。盖板为两端简支板结构，相关分析及理论较多，本文主要是针对雨水渠涵身进行相关结构计算方法的分析。

1 计算假定

涵身按整体式基础设计，涵身按钢筋混凝土设计，计算跨径取用净高加顶板一半厚度，上端铰接，下端固结，雨水渠涵身半断面图见图1。

2 计算内容

1)偏心受压构件验算;2)正截面抗弯验算;3)斜截面抗剪验算。

3 作用

将车辆荷载等代均布土层厚度h:

取自JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范(4．3．4-1)。

其中，l0为破坏棱体长度;B为破坏棱体宽度，B=Lb;γ为土的重力密度;∑G为布置在B×l0面积内的车轮的总重力。破坏棱体长度l0:

其中，φ为涵身填土的内摩擦角。

l0示意图见图2。

图1 半断面图

图2 l0示意图

土的侧压力系数λ:

台后非均布荷载q1，q2的值:

土压力示意图见图3。

4 内力计算

固结端A处弯矩MA:

A端处最大剪力VA:

涵身最大弯矩发生在x0位置处。

图3 土压力示意图

涵身最大弯矩Mmax:

①落实管护人员，明确管护责任。北京市政府印发了《关于建立本市农村水务建设与管理机制意见的通知》。全市成立3927个农民用水协会，政府通过购买服务的方式 （每人每月500元补助）组建了10800名农民管水员队伍，负责农村水土保持、机井管理、用水计量、水资源费征收、河道管护等工作，实现了源头管理。北京市政府建立了水源涵养林管护机制，出台了山区移民搬迁政策 （每人每月400元补助）组建了4万多名生态林管护员队伍，使全市61万hm2水源涵养林实现了管护全覆盖。

计算最大弯矩处x0以上的竖向力∑P、偏心距e及所产生的弯矩∑M。如图4所示，P1为盖板自重和盖板上的覆土重量;P2为涵身上的覆土重量;P3为涵身挡块重量;P4为最大弯矩处x0以上涵身重量;P9为盖板计算时涵身内侧剪力。

偏心距ei为竖向力Pi合力相对于涵身中心0点的距离。

作用效应组合:

5 截面验算

5．1 偏心受压构件验算

偏心受压断面如图5所示。

1)当涵身为素混凝土时，验算公式如下:

其中，Ac为混凝土受压区面积，Ac=b·(C2－2·e);φ为弯曲系数，查《圬工规范》表4．0．8。

2)当涵身受压偏心距大于0．6s时(s为C2/2)，偏心受压承载力应用以下列公式计算:

参见《圬工规范》(4．0．10-1)。

其中，W为构件受拉边缘的弹性抵抗矩，W=bC22;f 6cmd为涵身混凝土的弯曲抗拉强度设计值;φ值的计算方法同上。

在JTJ 022-85公路砖石及混凝土桥涵设计规范中，对于容许偏心距e的限制为荷载组合Ⅰ不大于0．5y(y亦为C2/2)，荷载组合Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ不大于0．6y，而在JTGD61-2005公路圬工桥涵设计规范中更改为基本组合不大于0．6s，此为新旧规范变化之一。

图4 x0以上处恒载示意图

图5 偏心受压断面

5．2 正截面受弯承载力验算

参见《圬工规范》(4．0．12)。

其中，Md为弯矩设计值;W为截面受拉边缘的弹性抵抗矩;fcmd为构件受拉边缘的弯矩抗拉强度设计值。

5．3 直接受剪承载力验算

参见《圬工规范》(4．0．13)。

其中，fvd为涵身混凝土的抗剪强度设计值;μf为摩擦系数，取0．7;Nk为与受剪截面垂直的压力标准值。

6 结语

验算偏心受压承载力，控制设计的主要因素为偏心距e的大小，当偏心距e＞0．6s的限值时，偏心受压承载力下降迅速。

当偏心受压承载力验算通过时，一般正截面受弯承载力验算及直接受剪承载力验算均能通过。由于涵身高度均较小，结构计算均能满足规范要求;台身配筋按最小配筋率控制;强度及裂缝均不控制设计。

［1］ JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范［S］．

［2］ JTG D61-2005，公路圬工桥涵设计规范［S］．

［3］ JTG/T D65-04-2007，公路涵洞设计细则［S］．

［4］ 赵 亘，尚 涛，杨 娜．高填土盖板涵台身的结构计算方法［J］．公路交通科技，2009(6):28．