拱涵尺寸表及数量(拱涵标准图构造及数量、整体式拱涵基底应力对比表)

浅析拱涵拱圈的设计与计算摘要：本文对拱涵的使用现状、特点以及拱涵拱圈的设计与计算进行了浅要的分析与探讨。

关键词：拱涵；拱圈；设计；计算 一、引言近些年来，随着我国经济建设的突飞猛进，我国的公路建设事业得到了迅猛的发展，各等级的公路在全国大量修建。

小涵洞作为公路工程中最常见的构造物，在排水以及公路跨越相交道路、管线等障碍物时，都发挥着重要的作用。

但是，在实际工程中，常常会遇到各种不良地质条件。

其中，拱涵由于其跨径较大，承载潜力较大，能通过较大的洪水流量(在20m 3／s 以上)，其跨径从1.0m ～5.0m ，矢跨比通常为1/2、1/3、1/4，填土高度可达20m ，是高填路基下比较理想的涵洞形式。

而拱涵承载上部荷载的是拱圈，其对整个拱涵结构具有决定性的作用。

本文将对拱涵拱圈的设计与计算进行浅要的分析与探讨。

二、拱圈的设计与计算2.1设计资料1)计算荷载:公路-I 级；2)净 跨 径:L 0 =4m,净矢高:f 0=2m ；净矢跨比:f 0/L 0=0.5,填土高:H=16m ； 3)拱圈用30号砼，Ra j =21MPa,R Wl j =3.2MPa,R j j =4.7MPa ； 涵台用15号砼，Ra j =10.5MPa,R Wl j =1.9MPa,R j j =2.6MPa ； 基础用20号砼，Ra j =14MPa,R Wl j =2.5MPa,R j j =3.3MPa ； 4)地基及拱上填料:土的容重：γ1=19kN/m 3，内摩擦角φ=30度； 拱背填料：γ3=19kN/m 3，砼的容重γ2=25kN/m 3；基底置于中等密实的粗砂土,地基容许承载力[σ]=400kPa ； 5)结构尺寸如图1所示：图1拱涵的结构尺寸2.2拱圈(等截面)尺寸拟定1)拱圈厚度石拱 t = m*k*L1/3砼拱 t = 1.37*(R0+L/2)1/2 + 6砖拱 t = 1.37*(R0+L/2)1/2 + 8查《涵洞手册》附表3-14得参数φ0，sinφ,cosφR0 = L/(2*sinφ)2)计算跨径 L = L0 + t*sinφ计算半径 R = L/(2*sinφ)计算矢高 f = R*(1-cosφ)表1拱圈尺寸拟定2.3荷载效应计算及组合1)恒载计算(1)恒载竖直压力拱顶填土压力 q1=γ1* H拱脚与拱顶填土压力差 q2=γ2*[ f+t/2-t/(2*cosφ)]拱圈自重力 q3=qz=γ3*t表2恒载竖直压力(2)恒载水平压力拱顶处：q4 = eq= γ1*H*tan2(45-φ/2)表3恒载水平压力2)(1)汽车荷载竖直压力ｐ汽=ΣG/(a*b)；a=a1+2*H*tanφ；b=b1+2*H*tanφ。

拱圈内半径R 0 =（B 2+4f 02）/8f 0半圆心角θ按下式计算：tan -1θ=B/（2(R 计算跨径：L=L 0+dsin θ计算矢高:f=f 0+d/2-d/2*cos θ计算矢跨比:f/L1拱函为例进行计算，该涵洞顶部填土最大高度H=2.855m，拱圈等效为等1作用于拱圈的均布垂直土压力：q 1=a γg γH d =420.0KN/m2作用于拱圈的水平均布荷载：q 2=a γt γH d tan 2(45-φ/2)=160.0KN/m3作用于拱圈的水平三角形荷载最大强度：q 3=a γt γh tan 2(45-φ/2)=11.718 KN/m 4作用于拱背的填充料重力:W 1=0.03γg γ1L 2=17.86 KN 5拱圈自重:W 2=0.57γg γdL=32.85 KN 6汽车荷载其中，重力系数查截面无铰圆拱内力系数表得到。

荷载类型及数值内力名称系数VA（KN）0.5垂直均布荷载HA、NC（KN）0.63782（KN/m）MA（KN/m）0.00414162.5608MC（KN/m）0.00158VA（KN）1拱背填料土重HA、NC（KN）0.55637（KN）MA（KN/m）-0.0220693.80269939MC（KN/m）-0.01033VA（KN）0均布水平荷载HA（KN）-0.56746（KN/m）MA（KN/m）-0.0223724.05333333NC（KN）MC（KN/m）-0.01317VA（KN）0均布三角形荷载HA（KN）-0.75857（KN/m）MA（KN/m）-0.03795序号27.06NC（KN）MC（KN/m）-0.01038VA（KN）1自重力HA、NC（KN） 1.20645（KN）MA（KN/m）0.00582457.7937546MC（KN/m）0.0019822拱脚截面轴力N A=H A cosθ+V A sinθ=1435.9偏心距e0=∑M A/∑N A= 0.037 m塑性影响系数K=1+1.5e0/y=弯曲压应力σa=∑N/A+∑M/W= 4140.763 KN/m2允许弯曲压应力K[σa]= 14528.795 KN/m2σa< K[σa],截面受压满足要求。

广东省高速公路设计标准化 公路桥涵参考图 钢筋混凝土拱涵 设计说明- 1 -说 明一、 技术标准与设计规范1、《公路工程技术标准》JTG B01-20032、《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-20043、《公路圬工桥涵设计规范》JTG D61-20054、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-20045、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-20116、《公路涵洞设计细则》JTG/T D65-04-20077、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006 8、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007 9、《公路工程抗震设计规范》JTJ 004-89二、 技术指标1、跨径：4.0、6.0m （本图中跨径均为净跨径）；2、斜度：0°；3、荷载等级：公路 －Ⅰ级；4、结构设计安全等级：三级；5、跨径组合：三、 主要材料 1、 拱涵主要材料注：1）HPB300和HRB400钢筋的抗拉强度设计值分别采用250MPa 和330MPa ；2）洞口铺砌及隔水墙可以根据实际情况采用C20、MU30片石砼或C20素砼。

3）素混凝土和片石混凝土的强度设计值按《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)的要求取用，钢筋混凝土的强度设计值按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的要求取用；4）混凝土在最大水胶比、密实度、最小胶凝用量、最小保护层厚度等方面须满足《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006。

2、 原材料原材料应有供应商提供的出厂检验合格证明书，并应按《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）规定的检验项目、批次规定，严格实施进场检验。

1) 混凝土(1) 水泥：应采用品质稳定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，碱含量不宜大于。

计算条件涵洞的设计安全等级为三级，取其结构重要性系数：0.9涵洞桩号:K0+000.00设计荷载等级=城－A 验算荷载等级(兼容老规范)=城－A 布载宽度=38(m)拱顶填土高度=7.682(m)土容重=18千牛/立方米土的内摩擦角=30度净跨径=4(m)计算跨径=4.60000002384177m洞身长度67.3157(m)拱圈厚度0.6(m)净拱矢高度2(m)矢跨比2拱圈容重=25千牛/立方米拱圈抗压强度=15.64MPa涵台顶宽度=180cm涵台底宽度=292.5cm涵台高度=450cm涵台容重=25千牛/立方米台身抗压强度=3.44MPa整体式基础=True基础级数=1每级基础高度=100cm基础容重=25千牛/立方米铺底厚度=20铺底容重=25千牛/立方米基底容许应力=500每延米铺底宽度=100cm单侧基础襟边总宽=40cm计算恒载引起的内力:土系数 K = 1.40054全跨均布荷载拱顶填土压力 = K * 土容重 * 填土高度=193.661kN倒圆弧荷载拱脚与拱顶填土压力差=拱背填料容重* (计算矢高+拱圈厚度/ 2 - 拱圈厚度/ 2 * Cos(ψ0))=49.39999kN拱圈自重拱圈自重=拱圈容重 * 拱圈厚度=15kN双侧水平力拱顶恒载水平推力=土容重 * 填土高度* Tan(45 - 土内摩擦角 / 2) ^ 2=46.09196kN恒载产生的内力:恒载在拱顶产生的弯矩为46.64648kN·M恒载在拱顶产生的水平力为315.1053kN恒载在左拱脚产生的弯矩为79.42266kN·M恒载在左拱脚产生的水平力为209.0938kN恒载在左拱脚产生的竖直力为523.9958kN恒载在右拱脚产生的弯矩为79.42266kN·M恒载在右拱脚产生的水平力为209.0938kN恒载在右拱脚产生的竖直力为523.9958kN计算活载引起的内力:设计荷载引起的内力计算全跨均布荷载=5.736668kN半跨垂直均布荷载=5.736668kN双侧水平力=1.912221kN左侧水平力=1.912221kN荷载组合恒+A+C内力状态:在拱顶产生的弯矩为51.84809kN·M在拱顶产生的水平力为351.7217kN偏心距 e0= 0.1474123截面重心至偏心方向边缘距离 s = 0.300000011920929偏心距 e0 <= 0.6 * sφ = 1r0 * Nj=351.7217kN< φ * fcd * b * (h - 2 * e) = 4772.945kN。

目录目录 (1)一、编制依据 (2)二、工程概况 (2)三、人员、机械准备 (3)四、施工进度计划 (4)五、施工方案 (4)1．工艺流程 (4)2．施工放样 (4)3．地基处理 (5)4．涵洞基础 (5)5．涵洞台身 (7)6．拱圈施工 (8)7．护拱 (10)8．八字墙 (10)9．防水层 (11)10．台背回填 (11)六、特殊时期施工保证措施 (12)1．雨期施工措施 (12)2．冬季施工保证措施 (13)七、质量检验 (14)1．基本要求 (14)2．外观鉴定 (14)八、施工安全技术 (15)九、质量保证体系 (15)十、文明施工与安全保证措施 (18)一、编制依据1．延崇高速公路河北段ZT3标段工程施工图设计第二册（涵洞部分）2．《公路工程技术标准》（JTG BO1-2014）3．《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）4．《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）5．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）6．《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）7．《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）8．《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）9．本标段现场勘察资料、地质、水文情况及料源地、施工便道等情况。

10．河北省高速公路管理局及监理单位的有关规定和要求。

二、工程概况1．延崇高速公路河北段ZT3标段设计起点桩号为K29+600，终点桩号为K35+150，全长5.55公里。

沿线设置5座涵洞，分别为钢波纹管涵2座；钢筋混凝土拱涵2座；明盖板涵1座。

根据现场考察与设计图纸对比，涵洞位置布置准确，用途合理。

2．涵洞出入口均为八字墙结构。

涵洞洞口釆为M10浆砌块石，涵洞洞口基础采用M10浆砌片石，洞身及基础为C30钢筋混凝土。

涵洞用途有2种形式：排水和通行；同时根据现场情况及涵洞构造，选择K35+046新建拱涵进行首件施工。

II.本涵拱石尺寸要求
根据拱石的砌筑要求及本涵拱圈的设计尺寸，将拱石分为两种规格进行加工修凿。

具体尺寸要求如下：
t1
k87+060（右）石拱涵
第一排拱石（即外露拱圈）块数：19块；
1.t1=23cm t2=28cm h=35cm L=65cm
2.1=23cm t2=28cm h=35cm L=55cm
下底缝宽1.7cm，上缝宽2.4cm.
两拱角分别为L=55cm的拱石，总块数为37.41÷0.55×10=680（块），外露拱圈拱石为20块；L=65cm的拱石，总块数为37.41÷0.65×9=522（块），其中拱顶石为56块，外露拱圈拱石为18块。

K87+055（左）涵洞
3.第一排拱圈块石块数：13块
4.t1=22cm t2=29cm h=30cm L=65cm
5.t1=22cm t2=29cm h=30cm L=55cm
下底宽缝宽：2.01㎝；上缝宽：2.2㎝；
两拱角分别为L=65cm的拱石，总块数为37.41÷0.65×7=420（块），其中拱顶石为58块，外露拱圈拱石为14块；L=55cm 的拱石，总块数为37.41÷0.55×6=426（块），外露拱圈拱石为12块。

k87+060（右）石拱涵，外露拱圈拱石加工示意图：
(1)、图中箭头所指夹角为55°，加工时沿斜线方向。

（2）、拱顶石和外露拱圈拱石为特殊加工的拱石。

XXXXXX高速公路建设项目FDK86+344。

8拱涵工程开工批复单施工单位:中冶交通大经高速施工总承包部项目三分部合同号：JDSG—3 监理单位：内蒙古交通建设监理咨询（集团）有限公司建管： 29审批单编号:注：一式两份，驻地办、施工单位各存一份.建管： 36 XXXXXX高速公路建设项目FDK86+344.8拱涵工程开工申请报告合同号：JDSG—3起止里程：FDK82+258。

549—FDK91+400施工里程：FDK86+344.8项目经理部（章）申报单位:申报日期：XXXXXX高速公路建设项目目录合同号：建管： 37XXXXXX高速公路建设项目FDK86+344。

8拱涵工程主要工程数量清单XXXXXX高速公路建设项目工程开工申请报告施工单位：合同号：JDSG—3监理单位:内蒙古交通建设监理咨询(集团)有限公司建管： 38XXXXXX高速公路建设项目现场管理人员报审表施工单位: 合同号：JDSG—3监理单位：内蒙古交通建设监理咨询（集团）有限公司建管: 39专业监理工程师：XXXXXX高速公路建设项目进场机械设备报验表施工单位: 合同号：JDSG—3监理单位:内蒙古交通建设监理咨询(集团）有限公司建管： 40专业监理工程师：FDK86+344。

8拱涵施工方案一、编制依据1。

1《公路工程技术标准》（JTG B01—2003)1。

2《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004)1.3《公路桥涵地基与基础技术规范》(JTG G63—2007）1。

4《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50—2011）1。

5《丹东至锡林浩特国家高速公路大板至经棚段》两阶段施工图设计二、工程概况本工程钢筋混凝土拱涵中心桩号FDK86+344。

8，净跨境4m，涵洞与辅路路中心线交角为90°，基础形式为分离式基础，涵洞洞口形式为锥坡,护拱、锥坡基础及铺砌均为M10浆砌片石。

设计尺寸表三、人员、机械、材料准备3。

一、工程概况K117+035段为钢筋混凝土拱涵（含通道），跨径组合（孔数-跨径*净高）为1-4*3(m)，与路线交角为60度，涵洞长为104.1m，涵顶最大填土高度为16.89m，进水口与出水口均为八字墙，上部构造材料为C30砼，涵台、墩台材料为C20片石砼，基础类型为整体式，并用C25钢筋砼砌筑。

本工程造价为：1534645元。

二、主要工程量三、拱涵工程施工方案涵洞的施工结合路基的挖填一起考虑，当涵洞底标高低于原地标高时，涵洞施工在路基施工前进行；当涵洞底标高高于现有地面标高时，涵洞施工在路基填筑至涵洞基础标高后开始。

（一）施工准备施工前，作好以下各项准备工作，确保施工的顺利进行。

1、技术准备：组织全体施工人员复核施工图纸、对图纸的疑问及时向监理工程师提出，学习掌握施工技术规范、合同文件以及监理实施办法，并作好施工技术交底。

2、施工现场准备：开工前选择、修建好进出场地的便道（施工便道利用原有沿江村道），施工现场清除干净表土和腐植物。

3、测量准备：根据已复核且经监理工程师批准的导线点、水准点进行加密以满足本段的施工，报监理工程师批准后作为施工用的控制点。

复测原地面数据、断面图资料报监理工程师审核。

4、试验准备：对施工中要使用的材料——水泥、钢筋、混凝土、砂砾（石粉）进行相应的试验。

5、根据施工进度安排，及时做好工料机的进场计划。

（二）、钢筋砼拱涵施工方法1、沉降缝采用全断面贯通法。

沉降缝缝宽1～2cm，填塞缝隙的沥青麻絮，墙外侧应从外往里填塞，墙内侧应从里往外填塞，内侧同时以1：3水泥砂浆勾平缝。

填塞完后，应在内外侧拼接处（涵洞轴线方向宽出拼接处两侧各25cm）涂抹两层热沥青。

2、拱圈采用现浇。

现浇钱，当墩台砌筑到拱圈钢筋的伸入位置时，拱圈钢筋应主意及时安装，安装时应注意设置定位钢筋。

拱圈必须在混凝土达到强度85%后，才能脱模。

3、施工时，必须注意涵洞的全长与每节拱圈的配置及端墙位置的准确，对斜交涵洞应首先配置一端的斜拱圈，其余按标准拱圈配置，最后再配置另一端的斜拱圈。