雨水渠涵身結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

林偉達(dá)

(珠海市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，廣東珠海 519000)

0 引言

目前我院雨水渠結(jié)構(gòu)采用的通用圖為10多年前編制的，部分原有標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足現(xiàn)狀的實(shí)際需求，且原雨水渠涵身為漿砌片石結(jié)構(gòu)，寬度較大，占地面積多，已不適合在城區(qū)范圍內(nèi)使用。適逢國家近期發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)城市地下管線建設(shè)管理的指導(dǎo)意見》，我院對(duì)原雨水渠通用圖進(jìn)行重新修編。借此機(jī)會(huì)，對(duì)雨水渠結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗(yàn)算及設(shè)計(jì)。蓋板為兩端簡支板結(jié)構(gòu)，相關(guān)分析及理論較多，本文主要是針對(duì)雨水渠涵身進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的分析。

1 計(jì)算假定

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

2 計(jì)算內(nèi)容

1)偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算;2)正截面抗彎驗(yàn)算;3)斜截面抗剪驗(yàn)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(shè)計(jì)通用規(guī)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(nèi)的車輪的總重力。破壞棱體長度l0:

其中，φ為涵身填土的內(nèi)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(cè)壓力系數(shù)λ:

臺(tái)后非均布荷載q1，q2的值:

土壓力示意圖見圖3。

4 內(nèi)力計(jì)算

固結(jié)端A處彎矩MA:

A端處最大剪力VA:

涵身最大彎矩發(fā)生在x0位置處。

圖3 土壓力示意圖

涵身最大彎矩Mmax:

①落實(shí)管護(hù)人員，明確管護(hù)責(zé)任。北京市政府印發(fā)了《關(guān)于建立本市農(nóng)村水務(wù)建設(shè)與管理機(jī)制意見的通知》。全市成立3927個(gè)農(nóng)民用水協(xié)會(huì)，政府通過購買服務(wù)的方式 （每人每月500元補(bǔ)助）組建了10800名農(nóng)民管水員隊(duì)伍，負(fù)責(zé)農(nóng)村水土保持、機(jī)井管理、用水計(jì)量、水資源費(fèi)征收、河道管護(hù)等工作，實(shí)現(xiàn)了源頭管理。北京市政府建立了水源涵養(yǎng)林管護(hù)機(jī)制，出臺(tái)了山區(qū)移民搬遷政策 （每人每月400元補(bǔ)助）組建了4萬多名生態(tài)林管護(hù)員隊(duì)伍，使全市61萬hm2水源涵養(yǎng)林實(shí)現(xiàn)了管護(hù)全覆蓋。

計(jì)算最大彎矩處x0以上的豎向力∑P、偏心距e及所產(chǎn)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(jì)算時(shí)涵身內(nèi)側(cè)剪力。

偏心距ei為豎向力Pi合力相對(duì)于涵身中心0點(diǎn)的距離。

作用效應(yīng)組合:

5 截面驗(yàn)算

5．1 偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算

偏心受壓斷面如圖5所示。

1)當(dāng)涵身為素混凝土?xí)r，驗(yàn)算公式如下:

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

2)當(dāng)涵身受壓偏心距大于0．6s時(shí)(s為C2/2)，偏心受壓承載力應(yīng)用以下列公式計(jì)算:

參見《圬工規(guī)范》(4．0．10-1)。

其中，W為構(gòu)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值;φ值的計(jì)算方法同上。

在JTJ 022-85公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)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(shè)計(jì)規(guī)范中更改為基本組合不大于0．6s，此為新舊規(guī)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(yàn)算

參見《圬工規(guī)范》(4．0．12)。

其中，Md為彎矩設(shè)計(jì)值;W為截面受拉邊緣的彈性抵抗矩;fcmd為構(gòu)件受拉邊緣的彎矩抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

5．3 直接受剪承載力驗(yàn)算

參見《圬工規(guī)范》(4．0．13)。

其中，fvd為涵身混凝土的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;μf為摩擦系數(shù)，取0．7;Nk為與受剪截面垂直的壓力標(biāo)準(zhǔn)值。

6 結(jié)語

驗(yàn)算偏心受壓承載力，控制設(shè)計(jì)的主要因素為偏心距e的大小，當(dāng)偏心距e＞0．6s的限值時(shí)，偏心受壓承載力下降迅速。

當(dāng)偏心受壓承載力驗(yàn)算通過時(shí)，一般正截面受彎承載力驗(yàn)算及直接受剪承載力驗(yàn)算均能通過。由于涵身高度均較小，結(jié)構(gòu)計(jì)算均能滿足規(guī)范要求;臺(tái)身配筋按最小配筋率控制;強(qiáng)度及裂縫均不控制設(shè)計(jì)。

［1］ JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范［S］．

［2］ JTG D61-2005，公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］ JTG/T D65-04-2007，公路涵洞設(shè)計(jì)細(xì)則［S］．

［4］ 趙 亙，尚 濤，楊 娜．高填土蓋板涵臺(tái)身的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法［J］．公路交通科技，2009(6):28．