高填土涵洞设计方法研究
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1.1.2 高填土涵洞的定义及特点

1.1.2.1 高填土涵洞定义

在我国现有的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)中,对高填土涵洞并没有明确定义。我国《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)中,填方总高度超过18m(土质)或超过20m(石质)的路堤称为高路堤[10]。在确定高填土涵洞与低填土涵洞的填土高度界限时,高填土涵洞上的填土压力的确定不同于低填土涵洞,高填土涵洞的填土压力并非随着填土高度的增加而线性增加,因此划分高填和低填可以根据涵洞上填土的具体高度来确定。根据高填土涵洞产生拱效应的填土高度,同时考虑到施工中填土性质和压实度变化对土压力及涵洞结构安全性的影响。重庆大学杨锡武[43]、长安大学李静[15]在研究中建议,将涵顶填土高度18m作为划分高填土涵洞与一般低填土涵洞的填土高度界限。将涵顶填土高度H≥18m的涵洞称为高填土涵洞。对设计应用而言,划分高填土涵洞和低填土涵洞,对于涵洞设计的安全可靠和经济合理具有十分重要的意义。在结构设计中,山区公路高填土涵洞多采用盖板涵和拱涵两种结构形式。

1.1.2.2 高填土涵洞的特点

就组成而言,高填土涵洞与一般低填土涵洞没有差别,但根据高填土涵洞所处地形条件、受力特点和排水要求,高填土涵洞又具有以下特点。

(1)承受的土压力大。由于填土高度大,涵洞承受的土压力随填土高度的增加而增加,导致涵洞拱圈、盖板等部位设计尺寸的增大。低填土涵洞,随填土高度增加,涵顶土压力数值呈线性增大趋势,而高填土涵洞上部的垂直土压力随填土高度的增加,呈非线性增长趋势。

(2)对地基沉降要求高。高填土涵洞一般为拱涵或钢筋混凝土盖板涵,如果基础处理不当,沿涵洞纵向产生不均匀沉降,将导致涵台的开裂或拱圈的开裂与坍塌,同时涵洞的坍塌会引起路面的沉降破坏。反过来,如果过多考虑地基沉降变形的影响,对涵洞地基进行加固处理,会导致地基、基础、涵洞结构整体刚度增大,也会加重涵洞结构的不利受力。因而高填土涵洞对地基沉降及均匀性要求较高。

(3)工程量大,造价高。相对于低填土涵洞而言,高填土涵洞上部填土高度较大,涵洞结构各部分尺寸相较低填涵洞也偏大,导致工程量增大,造价提高。

(4)加固维修难度大。高填土涵洞的填土高度大,长度大,一旦产生破坏现象,不仅会引起路基路面沉降,影响道路正常运营,而且还会由于涵洞具有较大长度,导致涵洞通风采光条件差,工作面狭窄,加固维修困难。