涵洞结构计算书

目录

1设计遵循的主要规范及标准....................................................1

2本次涵洞基坑支护范围........................................................1

3本次涵洞设计范围............................................................1

4岩土设计参数................................................................3

5涵洞基坑支护计算...........................................................4

5.1基坑设计标准............................................................4

5.2计算软件................................................................5

5.3放坡+锚喷支护...........................................................5

6明挖涵洞结构计算...........................................................6

6.1涵洞结构设计标准........................................................6

6.2材料参数................................................................7

6.3计算软件................................................................7

6.4箱型明洞段-3型.........................................................8

6.5拱形明洞段-1型........................................................12

6.6拱形明洞段-2型........................................................16

7暗挖段隧道结构计算........................................................20

7.1结构设计...............................................................20

7.2材料参数...............................................................21

7.3计算软件...............................................................22

7.4拱形暗洞段-B类........................................................22

7.5拱形暗洞段-A类........................................................30

8总结......................................................................36

1设计遵循的主要规范及标准

(1).《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)；

(2).《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)；

(3).《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)；

(4).《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版)；

(5).《工程结构通用规范》(GB55001-2021)

(6).《建筑与市政工程抗震通用规范》(GB55002-2021)

(7).《建筑与市政地基基础通用规范》(GB55003-2021)

(8).《城市地下道路工程设计规范》(CJJ221-2015)

(9).《公路隧道设计规范第一册土建工程》(JTG3370.1-2018)；

(10).《混凝土结构通用规范》(GB55008-2021)；

(11).中华人民共和国《工程建设标准强制性条文》；

(12).国家及部(委)发布的其它有关法律、法规、规程、规范。

2本次涵洞基坑支护范围

涵洞明挖基坑各段支护方案如下表所示：

表2-1涵洞明挖基坑支护段落表

最大坡高边坡破坏破坏

基坑边坡段落基坑边坡类型坡长/m防护形式

/m模式

K2+140-K2+225两侧岩质边坡5820圆弧滑移破坏放坡+锚喷支护

3本次涵洞设计范围

本次设计范围包括1座地下涵洞，涵洞为新建管涵。箱涵设计尺寸BXH分别为3.0mX

3.0m(拱形3.0x4.5m)、4.0mX4.0m(拱形4.0x5.5m),本次设计总长约1548m,共分为7段，

具体分段如下:

表3.1涵洞分段布置表

序号涵洞名称起止桩号长度（m）壁厚（mm）结构形式

暗挖段拱蛰暗洞A类标准段

1K0+940〜K1+360420300

(3.0x4.5m)（A2型）

拱型暗洞B类标准段

2K1+360〜K2+040680300

喑挖段（B2型）

(4.0x5.5m)拱型暗洞B类加强段

3K2+040〜K2+140100300

（B1型）

4K2+140〜K2+330190500拱型明洞段-1型

明挖段

5K2+330〜K2+440110700拱型明洞段-2型

(4.0x5.5m)

6K2+440〜K2+4804050()拱型明洞段-1型

明挖段

7K2+480〜K2+4888400箱型明洞段-3型

(4.0x4.0m)

2

4岩土设计参数

根据试验成果并结合地区经验，本次勘察岩土体物理力学参数建议值见表

表4.1岩土体物理力学性质参数建议值一览

素

结3

土类型砂质泥岩砂岩石

填

粉质构

土层

粘土中风化强风化中风化强风化面

岩土参面

重度(KN/n?)19.5*19.5025.9*25.0*25.2*24.2*

内聚力(KPa)4.0*24.12603.0033*1395.0035*50*40*

内摩擦角(。)26°*11.4533.6725*37.1626*20・20*

岩体破裂角(°)61.8363.58

岩体等效内摩擦

45*55*

角(°)

地基承载力基本容

120*150*500*300*1000*400*

许值［力。］(KPa)

地基承载力4恃征值

3504.606060.10

［/ak］(K%)

抗压天然8.8522.93

强度

(MPa)饱和5.2016.70

抗拉强度(KPa)160*500*

WKl(MPa)860*82*2900*88*

模量(MPa)1100*3500*

泊松比0.36*().13*

M30ftK与岩石的粘

300*450*

结强度［制(KPa)

挡墙基底的摩擦

().25*().30*0.50*0.60*

系数

土体水平抗力系数

14*25*

的比例系数MN/m1

岩体水平抗力系数

60*20*180*40*

MN/m3

弹性抗力系数

80*320*

(MPa/m)

注:带“*,，者为查表或经验值；饱和时:粘土的c值取17.46Kpa,q>值取8.96。，填土的c值取2Kpa,<p

值23°。

注：(1)带*号数据为经验值；(2)岩土与锚固体极限粘结强度标准值适用于注浆强度等

级为M30,施工时应通过实验验证；(3)桩的极限侧阻力标准值按泥浆护壁钻(冲)孔桩考

虑；桩的极限端阻力标准值按泥浆护壁钻(冲)孔桩、桩长按5m-10m考虑；(4)表中填土

参数为现状填土的参数，后期填土和处理后填土相关参数通过相关测试获取；(5)地基承载

力特征值：①为根据《市政工程地质勘察规范》DBJ50-174-2014取值，②为根据《公路桥涵

3

地基与基础设计规范》(JTGD63-2019)取值。

路堤边坡坡率根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)表3.3.5确定，路堑边坡坡率根据

《公路路基设计规范》(JTGD30-基15)表3.4.1、表3.4.2确定，具体见表5.8-2和表5.8-3。

表4.2路堤边坡坡率推荐值表(粗粒土填筑)

上部高度(HW8m)下部高度(HW12m)

边坡高度HW20m

1:1.501:1.75

边坡高度H>20m宜采用阶梯形放坡，并i!壬行边坡稳定性计算分析

表4.3路堑边坡坡率推荐值表

边坡类型土的类别坡率备注

粘性土1:1H>20m时，进

土质边坡松散-稍密1:1.5行稳定性分析

(HW20m)填土稍密-中密1:1计算确定，并分

级放坡

岩石类别H<15m15WHV30m

砂质泥强风化1:1

石ULI中风化1:0.751:1H>30m时，进

岩质边坡

强风化1:0.75行稳定性分析

(HW30m)

砂岩中风化1:0.501:0.75计算确定，并分

级放坡

注：1)岩质边坡为稳定结构时采用表中坡率，存在外倾结构面的边坡按结构面倾角设计；2)

表中为永久边坡坡率，临时边坡的坡率可适当陡些。

5涵洞基坑支护计算

5.1基坑设计标准

1、结构设计工作年限：临时边坡设计工作年限为2年。

2、边坡安全等级：一级

3、边坡防护工程设计安全系数：临时边坡：1.25

4、边坡重要性系数：1.1

5、抗震设防烈度：6度(0.05g)。

6、设计荷载：坡面绿化及人群荷载4kpa,坡顶外人群荷载4kpa、车行荷载20kpa,后期

使用不能超过此荷载。

4

5.2计算软件

采用理正岩土6.5PB3版进行计算。

5.3放坡+锚喷支护

此段基坑两侧将形成最高约12m的挖方岩质边坡，边坡安全等级为一级。该段基坑位于

拟建珊瑚大道轴线，放坡条件受限，基坑设计采用放坡+喷锚支护。根据《建筑边坡支护技术

规范》GB50330-2013岩质边坡类别划分标准，岩体类型砂岩为III类，岩体等效内摩擦角55°；

砂质泥岩为W类，岩体等效内摩擦角45°,边坡岩体破裂角按（45°+<1）/2）取值。

右侧边坡的岩层面（产状278°Z8°）与边坡（产状0°Z900）基本正交；J1（产状

25°Z75°）与边坡与边坡（产状0°Z90°）小角度相交，但边坡经1：0.5放坡后，边坡倾

角63°<75°,对边坡整体稳定性影响较小；J2（产状105°Z7O0）与边坡（产状0°Z9O0）

反向相交，倾向坡内，对边坡整体稳定性影响较小。综上分析，开挖后边坡主要受岩体自身强

度影响，边坡的可能存在的破坏模式为边坡局部掉块。

左侧边坡的岩层面（产状278°Z8°）与边坡（产状180°Z90°）基本正交；J1（产状

5

25°Z75°)与边坡(产状180°Z90°)反向相交，倾向坡内，对边坡整体稳定性影响较小；

J2(产状105°Z7O0)与边坡(产状180°Z9O0)大角度相交，对边坡整体稳定性影响小。

综上分析，开挖后边坡主要受岩体自身强度影响，边坡的可能存在的破坏模式为边坡局部掉块。

基坑采用1：0.5放坡开挖+锚喷支护，锚杆采用lC22,L=4m,锚孔直径80mm,间距1.5

X1.5m,梅花形布置，坡顶坡底设置截排水沟。

该段基坑稳定性选取地勘30-30剖面进行计算，以下详见计算过程:

锚杆钢筋直径验算：

(等效内摩擦角计堂工土月(力)边坡岩石ER力及锚杆计算统计表

每孔福

每孔屈杆每孔锚杆祗孔福

等效内整坡预地面与每平方米杆*平偷杆与水俯筋抗校行俗抗

边坡的岩体重度岩石与墙背C设计始面均布荷诵仟目相仟排轴向独力轴向核力杆第筋

攫南设计M%(m)水平面的实岩珀务拉力标平方向实蝇度设计校安全员am筋

编号(kNm3)的整捏角度值(kPa)我(kPa)甲n)施(»)标准值设计值面程

ifi(R)角(度)电力(kH恰.隹值角原)IS(HPa>系数Kb

(kN)(kR)(tnaj1)

<kN>

1根曳22研筋，

Ml25.9004512020.001.1290.05296.21.522.815.023.5842.45300.001.803

SuAsw380nun:

锚杆锚固长度验算:

锚杆锚固体与地层的锚固长度验算统计表锚杆钢筋与锚固砂浆的锚固长度验算统计表

通杆轴向拉力地层与通固体粘结锚杆锚嬲耳堆短杆轴向拉前筋与砂浆粘通杆福固体与地

边坡断面通固体抗拔安通固体自■计通固长谒筋直径d设计通固长

标准值见kn逐度持征值fe层的施唾始力设计值Ha淞前相数n»r结强度设计值层的诵固长度

维母全系数K径D(n)V度(»)(B)度(n)

(kN)(kPa)<>>)»I.<kN>fb<kPa><*>

t

XIJ1

Ml23.582.003.14160.080300.000.634.00n,47.171.003.14160.0222040.000.3354.00

6明挖涵洞结构计算

6.1涵洞结构设计标准

(1)结构安全等级：二级。

(2)结构使用年限：100年。

(3)荷载：箱涵覆土饱和容重不大于20kN/m3。如路面后期存在车行荷载即按1m厚等

效覆土考虑。

(4)抗震设计：抗震设防烈度6度，按抗震等级四级采取抗震构造措施。

(5)混凝土结构构件的裂缝控制等级：三级，最大裂缝宽度限值：0.2mm。

(6)本工程施工过程中要求持力层和地基承载力达到设计要求，若未达到要求，应及时

6

通知设计单位进行调整。

(7)未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。

6.2材料参数

(1)混凝土

昆凝土强度等级

单位C25C35

强度种类

轴心抗压强度设计值fcMpa11.916.7

轴心抗拉强度设计值冗Mpa1.271.57

44

弹性模量EcMpa2.80x103.15xl0

(2)普通钢筋

设计采用的HRB400、HRB300普通钢筋，特性如下表:

钢筋种类

单位HRB300HRB400

强度种类

抗拉强度设计值fyMpa270360

弹性模量EsMpa2.1X1052.0x105

(3)地层

采用荷载结构法计算时，根据地勘资料，计算中不考虑水压。明洞段考虑其所处位置，底

部弹性抗力系数按中风化砂质泥岩取值时为60Mpa/m,按中风化砂岩取值时为180Mpa/m。

6.3计算软件

采用大型有限元分析软件MIDAS-GTSNX进行计算。

7

6.4箱型明洞段-3型

涵洞箱型标准段顶部覆土不超过5m,本次设计按5m高度覆土进行计算，涵洞内部尺寸

B*H=4000*4000mm,壁厚400mm,详见以下计算过程。

6.4.1荷载取值

①结构自重：按丫=25kN/m3计（程序自动加载）

②竖向压力：gk=5X20=100kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）

③水平压力：el=0.33X100=33kPa,e2=33+0.33X（20X4）=59.4kPa；

e车=0.33X20=6.7kPa

该断面最大覆土厚5m,同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影

响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按丫=25kN/n?计。

6.4.2内力计算

（1）承载力极限状态内力

BEAMFORCE

BENDI师XXHTY,kK*n

=

二

二

二

二

：

.

llllllllllllllllllllllll

弯矩计算值简图

8

-333272«»002

r«

-3.70158e*002

i

-345044«*002

i

CEAXFORCE

AXIALFOrrr.kN

-1.44132e*002

-3.6l59923406e*+0002

i

-l.94380e*002

---------2lS474e*002

3.0*

-2.44588e*002

3.0«

-2.65702e*002

i

-2.94dl6e*002

i

-4.2038Ge*002

15.”

g——-445500S002

轴力计算值简图

_____(HllllllilU

H"一BEAMFORCE

WH>SHEARFORCEZ,｝：K

+4.13359e*002

+3.444G6a*002

+2.T5573«*OO2

*2.06680e*002