高填方涵洞工程特性理论与应用 陈金福

公路桥涵设计手册《公路小桥涵设计》课程设计（仅适合于土木本09级）盖板涵设计（适用于单号组）一、设计资料某山岭重丘区二级公路JD8弯道附近需设一道涵洞，通过勘测，涵洞位置为K8+697，测得的断面资料见后面：河沟中心与路中线相交点高程为202.56米，沟床地质：1～2米粘土表层，下为砂岩；路线设计资料为：平曲线半径Ry=280.00米，ls=40米，偏角??30030?25??,交点桩号K8+160,路线纵坡i=+4.52%，路基宽度为10.00米，路面宽度为7.0米，路拱横坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1∶0.5，填方边坡1∶1.5，路基设计标高为205.25米。

）二、设计任务完成一道1－200×200cm2石台钢筋混凝土盖板涵设计，包括涵洞的平面图、纵剖面图和洞身横断面图以及有关剖面图；计算工程数量；编写有关说明。

石拱涵设计（适用于双号组）一、设计资料某山岭重丘区二级公路JD6弯道附近需设一道涵洞，通过勘测，涵洞位置为K2+340，测得的断面资料见后面：河沟中心与路中线相交点高程为204.76米，沟床地质：0.5～1米粘土表层，0下为页岩；路线设计资料为：平曲线半径Rz=300.00米，ls=45米，偏角??3030?25??,交点桩号K2+175，路线纵坡i=+4.52%，路基宽度为10.00米，路面宽度为7.0米，路拱横坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1∶0.5，填方边坡1∶1.5，路基设计标高为209.45米。

二、设计任务完成一道1－250×250cm2 (失跨比f0/L0=1/3)石拱涵设计，包括涵洞的平面图、纵剖面图和洞身横断面图以及有关剖面图；计算工程数量；编写有关说明。

设计采用A3图幅（420mm×297mm），装订边a=30mm,其余边c=10mm。

标准图可参照：河北省交通规划设计院《公路小桥涵手册》公路桥涵设计手册—《涵洞》分册断面资料（以组为单位依次选取）：?0.80?0.7?1.0（桩号）01.61.80.0.4 （1） 02510.06.806.6(地面高)5.803.810302.40.41.50.4（桩号）?0.6?2.6?0.80?0.4 （2）0.025.04.3404.1(地面高)4.60.61.45.03011.521.8（桩号）?0.2?2?2?0.4?0.1 （3）0,2536.26.34.5(地面高)1.49.28.52.620 10.62.70.4（桩号）?0.2?2.8?0.5?0.4?0.1 （4）0,253105.35(地面高)4.47.25.52.5xx.53.20.2（桩号）?0.7?1.8?5?0.6?0.1 （5）0,2557.525(地面高)7.53.45.02.420?0.8?1.2?0.7?1.2（桩号）0.41.61.80.80.4 （6）025106.616.8(地面高)5.81.03.81030?0.8?1.2?0.7?4（桩号）21.61.20.80.4（7）0 258676.8(地面高)1083830?0.8?1.5?3.2?1（桩号）3.00.51.50.80.4 （8）025104.255.6.2(地面高)5.27.43.510302.40.461（桩号）?2?2.6?0.80?0.4 （9）02543101(地面高)30.8105.0302.20.861（桩号）?2?3.0?20?0.4 （10）02553.291.5(地面高)3.21.07630?0.80?0.7?1.0（桩号）01.62.80.80.4 （11） 025126.506.3(地面高)5.60.53.810302.40.41.50.6（桩号）?3.6?2.6?0.80?0.4 （12）0.025.04.64.20.84.5(地面高)5.612.45.0301.51.52.21.8（桩号）?0.8?2.0?2.2?0.4?0.1 （13）0,253.57.26.54.7(地面高)1.2982.5xx.62.51.4（桩号）?1.2?1.8?1.5?0.4?0.1 （14）0,25385.85.5(地面高)5782.820 1.51.53.21.2（桩号）?1.7?0.8?5?0.6?0.1 （15）0,2556.52.25.2(地面高)6.565.53.4202586.21.55.8(地面高)4.82.04.810300?0.8?2.2?0.7?4（桩号）21.61.20.80.4（17）2586.57.26.8(地面高)683.48300?0.8?1.4?3.2?1.4（桩号）3.20.50.80.4（18） 2584.45.26.5(地面高)5.258302.40.441.2（桩号）?2?3.6?0.80.8?0.4 （19）0257662.2(地面高)3.51.885.0302.21.86.21.2（桩号）?2.2?3.0?2.20.6?0.4 （20）0255.53.28.43.5(地面高)3.22.056.630 ?0.8?1.2?0.7?1.2（桩号）0.61.62.80.80.4（16）0JTG D60-xx公路桥涵设计通用规范.pdfJTGD30-xx公路路基设计规范.pdfJTGD63-xx公路桥涵地基与基础设计规范.pdfJTJD62-xx公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.pdf 公路工程技术标准xx(条文说明).pdf公路工程技术标准xx.pdfJTG C30-xx 公路工程水文勘测设计规范.pdf公路路线设计规范JTG-D20-xx.pdf公路桥梁抗震设计细则JTG-T-B02-01-xx.pdf公路圬工桥涵设计规范(JTGD61-xx)应用算例.pdf公路砖石及砼桥涵设计规范 JTJ022-85.pdf公路工程质量检验评定标准(JTGF80-1-xx).pdf公路沥青路面施工技术规范JTGF40-xx.doc公路路基施工技术规范JTG F10-xx.pdf公路桥涵施工技术规范_JTJ041-2000）.doc公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-xx)正文.docJTT663-xx公路桥梁板式橡胶支座规格.pdf公路桥梁板式橡胶支座JT／T 4－xx.pdf公路桥梁板式橡胶支座成品力学性能检则JT3132 3-90.pdf JTT 327-xx公路桥梁伸缩装置.PDF公路桥梁伸缩装置.pdf04S516混凝土排水管及基础.pdfJTGE30-xx公路工程水泥及水泥混凝土试验规程.pdf JTJ057-94工程无机结合料稳定材料试验规程.pdf公路土工合成材料应用技术规范.pdf公路土工试验规程 JTG E40-xx.pdf土工试验规程JTJ-051-93.pdf《桥梁施工工程师手册》桥梁墩台的构造与设计.ppt沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析.doc嵌岩桩设计中值得注意的几个问题.doc拉森钢板桩施工方案.doc高液限土的处治方案.pdf袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用.doc高液限土填筑路基施工处理及要求.doc袋装砂井加固软弱地基.doc端承桩和摩擦桩专业知识.doc装配式曲线桥的布孔要点.doc西环南高速公路施工图结构设计指导意见.doc浅析旧桥梁拓宽的要求与方法.doc浅谈沥青路面铣刨、修复的施工工艺.doc 水中桩施工方案.doc 曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析.docB桥梁隧道RIDGE&TUNNEL二级公路及其他公路小桥涵的设计改进问题公路工程建设中传统的小桥涵设计层开裂的弊病，因此；如图所示提出设一般采用单管涵、双管涵，对于计改进问题。

Cｈinａuniveｒsｉty ofｍinｉng aｎd technｏlogy 高水充填（论文)学院名称孙越崎学院专业名称采矿工程学生姓名刘瑞明学号01090190任课教师许家林二〇一二年十月（超)高水充填工艺系统和应用研究刘瑞明(中国矿业大学孙越崎学院,江苏徐州)摘要：我国目前“三下"压煤问题比较严重，充填开采是解决“三下”压煤的根本途径,其中（超）高水充填相比其他充填方法它特别的优势。

本文详细介绍了（超)高水材料的组分、基本性能及在充填时的水化反应，并且重点叙述(超）高水充填工艺系统流程和充填方法，总结出（超)高水充填的意义，得出（超)高水充填将会在以后广泛应用。

关键词:“三下"压煤（超)高水材料(超)高水充填引言随着我国经济的持续发展,煤炭资源的不断开采，“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤量占煤炭资源总量的比例越来越大。

据对国有重点煤矿的不完全统计,全国压煤量约为13７。

9亿吨,其中建筑物下压煤为87.亿t，村庄下压煤又占建筑物下压煤的60％。

随着社会经济发展,村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际压煤量远高于这一数字。

主要产煤省如山东、江苏、安徽、河南、河北等省,多数矿区（井)地处平原，人口密度大,村庄密集,村庄压煤比重较大，有的矿区或井田村庄压煤量占总储量的70%,有的新疆井田投产(首采面)即遇到村庄下压煤开采问题．长期以来我国煤矿村庄压煤,主要采用迁村或采用条带开采的方法进行开采,然而迁村法存在搬迁或者成本高、侵占土地、选址困难以及开采后破坏环境等问题,条带开采,采出率很低,而且万吨掘进率（每回采一万吨原煤,所需掘进的巷道数量)很高，以上方法都被煤炭企业所抛弃。

为了缓解日益突出的煤炭资源的枯竭与经济发展的矛盾，有效地进行“三下”压煤开采对充分利用地下资源，延长矿井寿命，促进煤炭工业的健康发展具有重要意义。

采空区充填逐渐成为解放“三下”压煤的主要方法之一，按充填材料区分,有水砂充填、矸石充填、膏体充填和高水充填。

2012年度中国公路学会科学技术奖获奖项目名单特等奖（3项）1、大跨径变截面连续钢箱梁桥设计与整孔架设关键技术主要完成单位：中交公路规划设计院有限公司、江苏省崇启大桥建设现场指挥部、中交第二航务工程局有限公司主要完成人：张喜刚、黄健、张鸿、周建林、许春荣、张永涛、周伯明、李镇、高纪兵、袁洪、高明生、邓飞宇、顾雨辉、王志诚、朱浩、胡冬勇、刘高、贾鹏、杨忠明、李海涛、徐智、徐立功、夏鹏飞、朱斌、杨炎华2、青藏高原冻土地区公路修筑技术基础平台研究主要完成单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、东南大学、长安大学、青海省公路科研勘测设计院主要完成人：汪双杰、陈建兵、章金钊、马巍、黄晓明、房建宏、马骉、谷志文、金龙、刘志云、齐吉琳、廖公云、牛富俊、叶莉、张久鹏、朱东鹏、赵永利、张兴国、钟勇强、董元宏、袁堃、刘戈、樊凯、刘静、马楠3、悬索桥主缆分布传力锚固系统设计施工关键技术研究主要完成单位：南京重大路桥建设指挥部、西南交通大学、中交公路规划设计院有限公司、中交第二航务工程局有限公司、中交第二公路工程局有限公司、中铁宝桥集团有限公司主要完成人：武焕陵、崔冰、李乔、章登精、戚兆臣、赵灿晖、何超然、成宇海、牛亚洲、王隽超、李丹、古常友、马欣生、葛宝翔、赵顺增、董萌、夏嵩、张清华、张育智、沈斌、郭志明、陈研、夏敦宁、镇甜甜、周畅一等奖（36项）1、三塔悬索桥中间塔设计关键技术主要完成单位：江苏省交通规划设计院股份有限公司、江苏省长江公路大桥建设指挥部、同济大学、中铁大桥勘测设计院有限公司、西南交通大学主要完成人：韩大章、吉林、陈艾荣、夏国星、华新、马如进、杨玉冬、周彦锋、沈刚、冯兆祥、王达磊、阮欣、陆宇、万田保、周凌远2、公路岩石边坡稳定性综合评价与加固关键技术研究主要完成单位：中国公路工程咨询集团有限公司、北京工业大学、成都理工大学主要完成人：上官甦、陶连金、黄润秋、赵晓峰、冯文凯、吴敬武、尚智慧、沈党云、张立、泮俊、裴向军、汪劭祎、鲍艳、李兆鹏、魏云杰3、三塔悬索桥上部结构施工关键技术研究主要完成单位：中交第二公路工程局有限公司、江苏省长江公路大桥建设指挥部、西南交通大学主要完成人：薛光雄、吉林、冯兆祥、闫友联、杨宁、沈良成、王峻、金仓、林海峰、杜洪池、周畅、先正权、阚有俊、唐茂林、殷海华4、高速公路联网运营交通决策支持系统研究主要完成单位：山西省交通规划勘察设计院、山西省高速公路管理局、北京大学智能交通系统（ITS）研究中心主要完成人：董新品、聂承凯、宋国杰、范双成、谢昆青、张明欣、武移风、倪津、王天楠、高新文、崔兰、牛铮、韩磊、续宏、李宏5、复杂水文地质条件下超大直径泥水盾构长距离穿越长江关键技术研究主要完成单位：中铁十四局集团有限公司主要完成人：王华伟、陈健、王守慧、戴洪伟、张公社、张沛然、李卫华、王清明、郭信君、童向阳、刘运平、李学乾、李合、朱心站、钱维6、公路工程行业最高计量标准关键技术研究与国家专业计量站的建立主要完成单位：交通运输部公路科学研究院主要完成人：常行宪、包左军、常成利、朱传征、孟书涛、朱立伟、张智勇、毛利建、李伟、杨勇、李洪斌、白媛媛、窦光武、郭东华、马中南7、营业性运输车辆燃料消耗量限值研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、长安大学、吉林大学主要完成人：刘莉、王维、张红卫、蔡凤田、赵侃、张学利、何勇、吴金中、阳冬波、曾诚、杨富锋、窦秋月、杨泽中、李枭、韩立波8、黄土地区重交通水泥混凝土路面结构设计理论与方法、关键技术及工程应用主要完成单位：山西省交通科学研究院、同济大学、交通运输部公路科学研究院、山西交科公路勘察设计院、大同高速公路有限公司主要完成人：郜玉兰、赵队家、周玉民、申俊敏、刘少文、田波、谈至明、刘海、张艳聪、马钢、牛开民、董化金、王志强、焦淑荣、王大鹏9、荆岳长江公路大桥建造关键技术研究主要完成单位：湖北省荆岳长江公路大桥建设指挥部、湖北省交通规划设计院、长沙理工大学、四川公路桥梁建设集团有限公司、湖南路桥建设集团公司、湖南大学、中交第二公路工程局有限公司、东南大学、武汉理工光科股份有限公司、同济大学主要完成人：裴炳志、肖跃文、颜东煌、陈璋、丁望星、方志、于志兵、欧阳钢、陈卉、钱振东、岳丽娜、刘玉擎、郑平伟、邓波、陈常松10、公路隧道抗震及减震技术研究主要完成单位：四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院、西南交通大学、四川广甘高速公路有限责任公司主要完成人：林国进、王明年、李玉文、于丽、崔光耀、朱长安、田志宇、李海清、王联、王维嘉、庄卫林、郑金龙、田尚志、陈贵红、曾忠11、特长公路隧道施工及营运期结构安全一体化监控技术研究主要完成单位：浙江台金高速公路有限公司、浙江省交通规划设计研究院、西南交通大学、中铁十五局集团有限公司、中铁一局集团有限公司主要完成人：何川、吴德兴、汪波、叶楠、葛蔚敏、李伟平、张志强、王士民、许金华、蒋强、高翔、唐义彬、周志明、邱兴友、杜飞天12、江淮区域沥青路面关键技术长期跟踪研究与示范工程评估主要完成单位：江苏省高速公路经营管理中心、江苏省交通科学研究院股份有限公司主要完成人：顾德军、张志祥、叶遇春、任新天、关永胜、林毅、时修云、宋建宁、袁守国、韩超、丁武洋、吴宁、周传明、沈震、黄杰13、大跨径公铁两用桥结构安全监测关键技术与方法主要完成单位：江西省交通科学研究院、九江长江大桥公路桥管理局、宁波杉工结构监测与控制工程中心、武汉理工大学主要完成人：江祥林、丁青、胡志坚、户才淦、肖武光、裴庆红、曾国良、张冬兵、易汉斌、吴卫国、刘维文、俞博、徐华兴、李晓宝、李娟燕14、重庆高温多雨山区高速公路沥青路面关键技术研究主要完成单位：重庆高速公路集团有限公司、招商局重庆交通科研设计院有限公司、交通运输部公路科学研究院、华南理工大学、同济大学、长安大学、江苏省交通科学研究院股份有限公司、重庆交通大学、重庆市智翔铺道技术工程有限公司主要完成人：彭建康、李祖伟、李海鹰、张太雄、周刚、钟宁、孔令云、韩道均、敬世红、李福普、刘黎萍、李智、郑南翔、严二虎、胡旭辉15、公路桥梁减隔震装置研究主要完成单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司、西安中交土木科技有限公司主要完成人：刘士林、葛胜锦、吴明先、许宏元、王伟、彭泽友、潘长平、翟敏刚、单永森、张毅、庄军生、高山、赵永国、于成云、叶莉16、三峡库区船桥碰撞规律、防撞措施设计与预警系统研究主要完成单位：重庆高速公路集团有限公司、招商局重庆交通科研设计院有限公司、同济大学、重庆市港航管理局、重庆交通大学主要完成人：张太雄、章勇武、王福敏、李祖伟、王君杰、杨渡军、梁雄耀、耿波、汪宏、徐谋、李海鹰、韩道均、刘元丰、文传平、陈诚17、交通应急管理关键环节研究主要完成单位：吉林省公路管理局、交通运输部管理干部学院主要完成人：陈立华、魏火星、李艳梅、马永辉、李凤、何敬敏、宋文祝、李丽丽、李莲莲、田仪顺18、高液限土路用特性和改良填筑施工技术主要完成单位：河海大学、广东省长大公路工程有限公司主要完成人：洪宝宁、曹亮宏、王中文、刘鑫、兰青、卢自立、朱俊高、王孟霞、余湘娟、张文慧、罗丹、吕世明、徐奋强、程涛、吴定略19、树脂沥青组合体系钢桥面铺装技术研究主要完成单位：浙江省交通工程建设集团有限公司、宁波天意钢桥面铺装技术有限公司、江苏省交通科学研究院股份有限公司、宁波市高等级公路建设指挥部、同济大学、交通运输部公路科学研究院、中交公路规划设计院有限公司、宜昌长江大桥总公司、浙江省交通规划设计研究院主要完成人：卞钧霈、陆耀忠、张志宏、单光炎、曹荣吉、王仁贵、孟书涛、吴冲、陈正发、吕忠达、何清、潘友强、林道锦、周昌栋、徐全亮20、基于强劲骨架的特大跨钢筋混凝土拱桥关键技术主要完成单位：四川公路桥梁建设集团有限公司、四川广南高速公路有限责任公司、四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院、清华大学、武汉理工大学、重庆交通大学主要完成人：黄平、陈渤、牟廷敏、梁健、韩林海、付长江、丁庆军、郑忠、肖雨、彭通州、刘玉荣、范碧琨、雷良、刘兴臣、龙维21、吉林省沥青路面再生成套技术应用研究主要完成单位：吉林省公路管理局、哈尔滨工业大学、吉林嘉鹏建设集团有限公司、吉林省公路机械有限公司主要完成人：陈立华、宋文祝、马松林、李艳梅、沈瑞丰、焦继国、魏火星、姜军、孙延忠、柴忠凯、王柏刚、于雷、王广宇22、都汶路震后次生地质灾害危险性评估技术主要完成单位：交通运输部科学研究院、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、四川都汶公路有限责任公司主要完成人：孔亚平、朱颖彦、羊勇、陈济丁、韩用顺、崔鹏、王云、林小平、李志强、何雁、刘勇、肖殿良、陈学平、廖丽萍、王庆久23、“十二五”交通科技发展规划编制研究主要完成单位：交通运输部科学研究院主要完成人：王先进、鲍鑫荣、费维军、牛开民、高海龙、孙志超、尚文豪、樊东方、赵新惠、董丽丽、潘凤明、刘晓菲、张海英、杨雪英24、西部山区农村公路交通安全防控对策研究及安保示范主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、贵州省公路局、河南省公路局主要完成人：吴京梅、陈瑜、吴玲涛、米晓艺、李金海、侯德藻、张胤、孙传夏、梁祖怀、胡晗、郭占洋、矫成武、谢尔庚、秦明、韩文元25、混凝土梁式桥梁损伤评估与安全评价技术研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、长安大学、宁夏回族自治区交通厅、青海省公路建设管理局主要完成人：李万恒、张劲泉、徐岳、程寿山、王春生、蒋含莞、梁鹏、樊平、姚晓飞、毛燕、吴寒亮、张科超、宋建永、和海芳、冷艳玲26、桥梁无线检测技术的研制与开发主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、哈尔滨工业大学深圳研究生院、大连海事大学、浙江省杭州市交通局、青海省公路局主要完成人：宿健、张劲泉、蔡曙日、喻言、王莹、李湛、王岐峰、朱玉龙、王磊、李万恒、何玉珊、林潘、王晓晶、程寿山27、西部公路建设中土地资源保护技术研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、湖南省交通规划勘察设计院、湖南省交通厅规划办公室、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、湖南省高速公路管理局、陕西省交通建设集团公司主要完成人：奚成刚、彭立、李树兵、沈毅、倪栋、范庆春、张浩平、杨育生、王祥、燕建民、陈明、聂善文、李茵、孙国庆、叶慧海28、乘用车电动助力转向控制及关键零部件技术研究与应用主要完成单位：江苏大学、江苏超力电器有限公司主要完成人：陈龙、江浩斌、袁朝春、耿国庆、黄晨、汪若尘、孙运全、唐斌、杨晓峰、巢勇军、王爱仙29、低路堤防排水技术研究主要完成单位：中交第二公路勘察设计研究院有限公司、中国科学院武汉岩土力学研究所、同济大学、吉林省交通科学研究所、新疆交通科学研究院主要完成人：程平、姚海林、曾超、吴万平、钱劲松、刘杰、陈志国、阮艳彬、凌建明、李小平、郝永峰、卢正、陈东丰、何斌、黄琴龙30、连续配筋混凝土刚柔复合式路面研究主要完成单位：长沙理工大学、湖南省常吉高速公路建设开发有限公司主要完成人：刘朝晖、虢柱、秦仁杰、张剑波、李盛、谢军、钟放平、赵锋军、朱文霞、周科峰、罗恒、秦志斌、李九苏、王茂文、华正良31、高速公路改扩建工程设计与施工技术研究主要完成单位：河南省交通规划勘察设计院有限责任公司、长沙理工大学、河南省交院工程测试咨询有限公司主要完成人：常兴文、郑健龙、王世杰、王笑风、秦仁杰、马炅、方芳、朱建强、刘朝晖、巩安、周科峰、李斐然、刘敏、赵志有、龙科军32、西部复杂环境条件下隧道洞口段设计施工综合技术研究主要完成单位：长安大学、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、陕西省交通建设集团公司、陕西省交通建设集团公司小康建设管理处主要完成人：陈建勋、张武祥、乔雄、杨旦锋、胡平、李昕、罗彦斌、韩剑、张广乾、韦虎、梁鹏昆、穆千祥、徐晨、杨彦民、夏鹏33、贵州山区浅变质岩系风化层边坡稳定性研究主要完成单位：贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司、湖南大学、武汉理工大学主要完成人：刘扬、陈昌富、康厚荣、谭捍华、张谢东、方理刚、陈芳、王佳权、许湘华、朱云升、吕晓舜、龙万学、刘晓明、欧湘萍、唐仁华34、高速公路螺旋型曲线隧道营运安全控制技术研究主要完成单位：四川雅西高速公路有限责任公司、西南交通大学、湖南省交通规划勘察设计院、中铁西南科学研究院有限公司、中铁二十三局集团有限公司、中铁十二局集团第一工程有限公司主要完成人：何刚、郭春、傅立新、张广洋、高菊如、郑斌、王昊宇、王明年、梁毅、刘义虎、徐辰丁、于丽、任会、陈绪文、王峰35、高等级公路沥青路面磨耗层同步快速处治技术研究主要完成单位：中国公路工程咨询集团有限公司、北京路桥中咨科技有限公司、同济大学、河北省高速公路管理局主要完成人：侯芸、王国清、姜治伟、王晓东、王龙、李秀芳、戴建华、朱琛、邓振波、冯升、田丽萍、崔桂旺、王效杰、贾非、叶轩36、加快推进综合运输体系建设研究主要完成单位：交通运输部规划研究院主要完成人：刘晓彤、尹振军、李兴华、孙国庆、蔡玉贺、张小文、刘占山、朱鲁存、金敬东、耿彦斌、胡贵麟、王伟、李鹏林、李伟、朱超二等奖（56项）1、桥梁计算机辅助设计一体化系统（网络版V 3.0）主要完成单位：福建省交通规划设计院主要完成人：郭建端、苏檠、曹玉坤、陈阵、邱嘉鹏、陈金盛、郑庆平、王剑文、卓益平、彭培2、福厦漳高速公路扩建工程——隧道扩建关键技术研究主要完成单位：福建省高速公路建设总指挥部、招商局重庆交通科研设计院有限公司、福建省福泉高速公路有限公司、福建省交通规划设计院主要完成人：陈礼彪、黄伦海、缪圆冰、胡居义、黄永忠、蒋树屏、陈荣刚、甘奋明、胡学兵、唐勇三3、斜拉桥索塔新型锚固体系研究主要完成单位：山东高速青岛公路有限公司、山东省交通规划设计院、长安大学、路桥集团国际建设股份有限公司、中交第四公路工程局有限公司主要完成人：邵新鹏、狄谨、孔祥福、周绪红、于坤、曾卫兵、欧阳瑰琳、谭冬莲、孙海波、姜美文4、现代综合交通运输体系构建技术与应用研究主要完成单位：江苏省交通规划设计院股份有限公司、江苏省交通运输厅、江苏省交通运输厅规划研究中心、江苏纬信工程咨询有限公司主要完成人：惠先宝、杨卫东、范东涛、邓润飞、凌耀初、尹红亮、陶屹、张瑗媛、李峰、王莹莹5、预应力张拉与压浆智能化成套技术及远程监控研究主要完成单位：湖南联智桥隧技术有限公司、湖南省高速公路管理局、交通运输部工程质量监督局、交通运输部公路科学研究院主要完成人：刘柳奇、梁晓东、郭大进、张晓冰、谢立新、章照宏、罗卫华、姚志立、黄斌、何杰6、排水性沥青路面关键技术研究及应用主要完成单位：上海浦东路桥建设股份有限公司、上海浦东工程建设管理有限公司、上海浦东新区公路管理署、上海市浦东新区建设和交通委员会、河南高远公路养护设备股份有限公司、上海浦东路桥沥青材料有限公司主要完成人：赫振华、刘钢、郑航、黄律群、王晓杰、李军代、闫国杰、徐斌、闫玉奎、连萍7、阿尔及利亚东西高速公路勘察设计关键技术研究与应用示范主要完成单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司主要完成人：丁小军、王佐、赵永国、韩常领、葛胜锦、李刚、刘卫民、王学军、孙忠宁、王少君8、大跨径悬索桥上部结构施工专用成套装备技术研究主要完成单位：中交第二公路工程局有限公司主要完成人：韦世国、薛光雄、闫友联、沈良成、吴建强、赵有明、白飞阳、金仓、喻胜刚、陈慧明9、沥青路面层间处治技术研究主要完成单位：北京路桥中咨科技有限公司、长安大学、广西交通投资集团有限公司、黑龙江省收费公路管理局主要完成人：张占军、申少君、郝培文、姜治伟、王智杰、廉向东、郭建、石淑娟、邓振波、于晓峰10、连霍国道主干线牛背至天水高速公路地质环境与生态安全评估及对策研究主要完成单位：甘肃省交通厅工程处、中国科学院寒区旱区环境与工程研究所、甘肃省交通规划勘察设计院有限公司主要完成人：辛平、李睿、刘光琇、常学亮、沈永平、王永生、李俊升、杨惠林、杨世君、安黎哲11、道路运输车辆卫星定位系统系列标准研究主要完成单位：中国交通通信信息中心、交通运输部公路科学研究院、福建省交通运输厅主要完成人：刘建、周炜、冯泉、罗冠伟、汪宏宇、董轩、庄孝昆、牛文江、李文亮、张锦12、交通运输外部性测算理论与方法研究主要完成单位：交通运输部科学研究院、清华大学主要完成人：胡鞍钢、石宝林、周晓航、李忠奎、刘生龙、陈建营、欧阳斌、武丽、刘芳、刘洋13、变宽桥面挂篮设计与施工关键技术研究主要完成单位：中交路桥技术有限公司、中交第一公路工程局有限公司主要完成人：鲍卫刚、刘元泉、刘晟、周泳涛、自杰、刘延芳、徐创才、翟辉、叶派平、张志新14、公路网运行监测与服务系列标准规范主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、交通运输部路网监测与应急处置中心、北京交科公路勘察设计研究院、北京中交国通智能交通系统技术有限公司主要完成人：王笑京、李爱民、吴春耕、董雷宏、李琳、盛刚、李宏海、王琰、王珣、陈洁15、《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/T H21-2011）主要完成单位：交通运输部公路科学研究院主要完成人：申强、张劲泉、赵之杰、李昌铸、罗贵州、张臣、曹鹏、刘渊、夏晓霞、李万恒16、新型低噪声沥青路面技术与噪声检测装备主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、北京市市政工程设计研究总院、北京市政路桥建材集团有限公司主要完成人：王旭东、蔚晓丹、李美江、周兴业、刘瀚飚、聂大华、郭朝阳、董雨明、张蕾、沈国辉17、公路工程沥青及沥青混合料试验规程主要完成单位：交通运输部公路科学研究院主要完成人：李福普、严二虎、黄颂昌、秦永春、王志军、李健、徐全亮、陈飞、曾蔚、黄琪18、软土硬壳层综合利用技术研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、湖南省交通科学研究院、沧州市高速公路建设管理局主要完成人：吴立坚、万剑平、李铁强、冯瑞玲、邓捷、朱义城、赵占厂、万智、刘俊德、刘怡林19、连续配筋混凝土路面设计施工技术研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、东南大学、湖南交通科学研究院、同济大学、清华大学、山西省交通科学研究院、石家庄市张石高速公路筹建处主要完成人：付智、黄晓明、罗翥、王大鹏、施惠生、陆新征、申俊敏、钟梦武、李昶、吴善周20、大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、长沙理工大学、长安大学、广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院、南京水利科学研究院、广西壮族自治区公路管理局主要完成人：郑晓华、颜东煌、贺栓海、王国亮、谢峻、罗吉智、陈灿明、王来永、廖军、曾丁21、公路工程试验检测仪器设备检定/校准体系及技术研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、交通运输部工程质量监督局、山东省交通建设工程检测中心、福建省交通科学技术研究所、中交第一公路勘察设计研究有限公司、山东省交通厅基本建设工程质量监督站、江苏省交通工程专用仪器计量检定站主要完成人：张晓冰、和松、李洪斌、窦光武、刘静、陆宇红、廖宝梁、陈文照、张娟、张伟强22、面向城市公交行业管理与服务的智能化数据采集与应用研究主要完成单位：交通运输部公路科学研究院、深圳市交通运输委员会、福建省交通通信信息中心、深圳市智能交通中心主要完成人：李斌、黄敏、刘冬梅、娄和儒、邱淮、徐忠于、杨琪、王晶、李自强、周显江23、缆索支承桥梁长效维护管理关键技术研究主要完成单位：江苏省交通运输厅工程质量监督局、河海大学、江苏省交通建设监理协会主要完成人：史国刚、吉伯海、姜竹生、傅中秋、吉林、王敬民、马麟、徐翚、郭志明、谢利宝24、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50－2011）主要完成单位：中交第一公路工程局有限公司、四川公路桥梁建设集团有限公司、湖南路桥建设集团公司、广东省长大公路工程有限公司、重庆高速公路集团有限公司、路桥集团国际建设股份有限公司、中交第二公路工程局有限公司主要完成人：弓天云、田克平、荣学军、张志新、曹瑞、刘玉兰、王中文、李海鹰、郭光松、牛亚洲25、新型沥青路面还原剂封层材料开发及应用技术研究主要完成单位：北京西尔玛道路养护材料有限公司、交通运输部公路科学研究院、河北省青银高速公路管理处主要完成人：张玉峰、曾蔚、田文、王伟强、蔚晓丹、尹江华、李峰、张景堂、徐剑、武怡滨26、长江近河口段大型桥梁基础局部冲刷研究主要完成单位：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、江苏省长江公路大桥建设指挥部、长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局、长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局主要完成人：高正荣、冯兆祥、吉林、卢中一、夏国星、杨程生、陈策、李树明、张向群、崔佳27、隧道施工信息化预警平台研究主要完成单位：北京市市政工程研究院、北京交通大学、北京大学、北京光电。

项目研究报告简要目录1.前言 (6)1.1项目概况 (6)1.2主要研究内容和技术手段 (6)1.4项目的主要技术成果 (7)2. 膨胀土胀缩变形机理与膨胀模型 (8)2.1膨胀土的胀缩变形机理 (8)2.2膨胀土的膨胀力 (8)2.3膨胀土的膨胀能量 (8)2.4膨胀土的膨胀模型 (10)3. 膨胀土的强度特性 (12)3.1非饱和膨胀土抗剪强度与饱和度的关系 (12)3.2干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度的影响 (13)3.3非饱和土的强度理论 (15)4. 膨胀土地基与构造物相互作用大型物理模型试验研究 (15)4.1大型模型试验概况 (15)4.2膨胀土地基浸水膨胀变形规律 (17)4.3支挡结构物上的膨胀压力和水平变形 (22)4.4膨胀土地基承载力与变形特性 (24)4.5膨胀土中的桩基础 (25)5. 公路构造物膨胀土地基与处治离心模型试验研究 (28)5.1研究途径和方法——离心模型试验技术 (28)5.2膨胀土挡墙试验 (29)5.3桥台试验结果 (30)5.4涵洞地基试验结果 (31)6. 膨胀土地基与基础的非饱和土理论分析方法 (33)6.1非饱和土简化固结理论 (33)6.2对膨胀量的预测 (35)7. 《膨胀土地区公路构造物地基与基础设计和施工技术指南》 (35)8. 依托工程和项目的效益、推广应用前景 (36)9. 结语 (37)9.1取得的主要研究成果 (37)9.2研究成果的主要创新点 (38)1.前言1.1 项目概况加快西部交通发展是实施国家西部大开发重大战略的重要内容之一，也是“十五”乃至更长时期内交通发展的重点。

西部交通建设是交通部科技工作的重点——加强西部交通科技工作，促进西部交通建设发展。

在西部地区开展大规模的交通建设，膨胀土地区公路路基与构造物地基设计和施工技术是亟待研究解决的重大技术问题之一。

膨胀土具有渗透性差、吸水膨胀、失水收缩、多裂隙、湿化等特性，这对膨胀土路堤、路堑的稳定有重大影响，同时对膨胀土公路构造物地基和基础的稳定也是十分不利的。

第37卷第2期2023年4月南华大学学报(自然科学版)Journal of University of South China(Science and Technology)Vol.37No.2Apr.2023收稿日期:2022-12-16基金项目:山东省交通运输厅科技计划项目(2022B06;2020B69);山东省企业技术创新项目(202250101726;202160101415)作者简介:唐㊀杨(1992 ),男,硕士,主要从事桥梁结构理论㊁桥梁养护与加固等方面的研究㊂E-mail:2312083669@㊂∗通信作者:王国炜(1978 ),男,正高级工程师,主要从事公路勘察设计方面的研究㊂E-mail:849596477@ DOI :10.19431/ki.1673-0062.2023.02.010基于Midas FEA 的箱涵套管加固效果分析唐㊀杨1,王大为2,王国炜3∗,亓兴军4,张倩萍5(1.五峰土家族自治县农村公路管理所,湖北宜昌443413;2.温州市交通规划设计研究院有限公司,浙江温州325000;3.山东金衢设计咨询集团有限公司,山东济南250014;4.山东建筑大学交通工程学院,山东济南250101;5.广西交建工程检测咨询有限公司,广西南宁530024)摘㊀要:以湖北省某农村公路提档升级项目中箱涵套管加固为工程背景,考虑混凝土的材料非线性,简化填土与箱涵之间的接触非线性,利用Midas FEA 建立箱涵套管加固的精细化有限元模型,对比分析了箱涵套管加固前后的受力性能㊂计算分析表明:箱涵加固后其水平变形㊁竖向变形分别下降98.21%㊁96.53%,混凝土的第一主拉应力㊁第一主压应力最大值分别下降82.09%㊁94.95%,钢筋的拉应力㊁压应力最大值分别下降93.26%㊁85.00%,裂缝宽度最大值一定程度降低,箱涵采用套管加固效果明显;套管加固后,套管内钢筋以及填充区混凝土应力较小,考虑工程经济性,可在规范允许范围内适当降低套管配筋率㊁选取低强度钢筋㊁降低填充区混凝土标号,建议在石料充裕时采用片石混凝土代替混凝土㊂关键词:钢筋混凝土箱涵;涵管;Midas FEA ;有限元分析;材料非线性中图分类号:U449.82文献标志码:A 文章编号:1673-0062(2023)02-0068-07Reinforcement Effect Analysis of Box Culvert Covering PipeBased on Midas FEATANG Yang 1,WANG Dawei 2,WANG Guowei 3∗,QI Xingjun 4,ZHANG Qianping 5(1.Countryside Highway Administration Bureau of Wufeng Tujia Autonomous County,Yichang,Hubei 443413,China;2.Wenzhou Transportation Planning &Design Institute Co.,Ltd.,Wenzhou,Zhejiang 325000,China;3.Shandong Jinqu Design Consulting Group Co.,Ltd.,Jinan,Shandong 250014,China;4.School of Transportation Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan,Shandong 250101,China;5.Guangxi Traffic Construction Engineering TestingConsulting Co.,Ltd.,Nanning,Guangxi 530024,China)86Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期唐㊀杨等:基于Midas FEA的箱涵套管加固效果分析2023年4月Abstract:With a box culvert covering pipe reinforcement project in a rural highway upgra-ding project in Hubei Province as the engineering background,considering the materialnonlinearity of concrete and simplifying the contact nonlinearity between the fill and thebox culvert,Midas FEA was used to establish a refined finite element model of the boxculvert covering pipe reinforcement.The mechanical performance of the box culvert cover-ing pipe reinforcement before and after reinforcement was compared and analyzed.Thecalculation and analysis show that after the box culvert is strengthened,its horizontal de-formation and vertical deformation are reduced by98.21%and96.53%respectively,themaximum values of the first principal tensile stress and the first principal compressivestress of concrete are reduced by82.09%and94.95%respectively,the maximum valuesof tensile stress and compressive stress of steel bar are reduced by93.26%and85.00%respectively,and the maximum crack width is reduced to some extent.The reinforcementeffect of box culvert with covering pipe is obvious.After the covering pipe is reinforced,the stress of the steel bars in the covering pipe and the concrete in the filling area is small.Considering the engineering economy,it is advisable to appropriately reduce the casing re-inforcement ratio,select low-strength steel bars and reduce the concrete grade in the fillingarea within the scope permitted by the code.It is suggested to use rubble concrete insteadof concrete when there are plenty of stones.key words:reinforced concrete box culvert;culvert pipe;Midas FEA;finite element analy-sis;material nonlinearity0㊀引㊀言箱涵由于过水流量大㊁维修养护方便,在公路工程㊁水利工程上应用广泛㊂由于以往重建设轻养护的思想,导致较多现役箱涵出现较为严重的病害,承载能力严重不足,对结构的安全运营埋下了严重的安全隐患㊂由于拆除重建工程造价较高,为了减少投资,对出现病害的箱涵进行加固是较为可行的办法㊂查阅相关文献发现,箱涵加固的方法主要有粘贴碳纤维布法[1]㊁粘贴钢板法[2-3]㊁结构转换法[4-5]㊁挂网喷浆法[6]㊁波纹钢内衬法[7]㊁套箱加固法[8]等㊂林元铮等[1]采用粘贴碳纤维布法对箱涵进行加固,Midas理论计算结果与试验结果的对比研究表明:粘贴碳纤维布加固法有利于提高箱涵的整体性,改善整体刚度,适用于整体性较差㊁刚度较低的破旧箱涵;王志福[2]针对高速公路上某钢筋混凝土箱涵,通过病害研究,最终决定采用顶升后粘贴A3钢板加固;彭敏[4]㊁袁刚[5]等针对病害箱涵,采用了结构转换的方法,即增设中墙,提高箱涵结构的超静定次数,加固效果较为明显;邹早银等[6]针对某箱涵溶蚀破坏,采用挂网喷射混凝土加固,对箱涵进行加固补强,取得了较好的经济效益;索超峰[7]创造性地将波纹钢内衬加固应用于市政排水箱涵的结构性修复中,对波纹钢内衬结构在修复箱涵工程中的可行性㊁经济性以及实际使用价值进行了详细理论介绍㊂唐杨等[8]以某箱涵套箱加固为工程背景,考虑材料非线性㊁接触非线性建立三维有限元模型,从理论上论证了套箱加固法的加固效果㊂综合来看,箱涵采用套管加固的应用尚不多见,而管涵的套管加固[9]已存在相关应用㊂本文将以某旧箱涵为例,采用套管加固法对加固前后结构的力学性能对比分析㊂1㊀工程概况湖北省某农村公路建于2010年,为砂石路面,近年来对此遭受不同程度水毁,2021年当地政府纳入 十四五 交通规划,决定对其提档升级,除对路面进行硬化以外,为满足道路整体排水需求,对道路的路基排水设施进行优化设计㊂经现场调查,该路段K5+100处旧箱涵的内部顶板㊁底板出现多处纵向裂缝,跨中及角隅位置局部出现混凝土剥落现象㊂考虑到箱涵所处位置地质条件差㊁边坡坡度大,箱涵拆除施工容易产生较大的地质扰动,极易造成老挡墙开裂,导致工程造价进一步加大,鉴于农村公路资金有限㊁箱涵尚96Copyright©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月有一定承载能力,决定利用K5+100处原有箱涵㊁采用套管加固㊂该箱涵为C30钢筋混凝土结构,外轮廓截面尺寸为244cm ˑ200cm,内轮廓截面尺寸为200cm ˑ150cm,内外轮廓在角隅位置均有5cm 的倒直角,顶板和底板厚25cm,腹板厚22cm,纵向钢筋为16,箍筋为12,箱涵的截面尺寸及具体配筋情况如图1所示㊂内部套管采用C30钢筋混凝土结构,套管的外径为1.2m,内径为1.0m,纵向钢筋为ϕ8,螺旋箍筋为10,螺距a =30cm,套管的截面尺寸及具体配筋情况如图2所示㊂套管设置在旧箱涵的中心位置,其间采用C30混凝土填充㊂图1㊀箱涵结构尺寸及配筋Fig.1㊀Size and reinforcement of box culvertstructure图2㊀套管结构尺寸及配筋Fig㊀2Structure size and reinforcement of covering pipe2㊀分析思路采用Midas FEA NX 有限元分析软件建立实体有限元模型㊂同时,根据圣维南原理,取一定土体范围进行建模,模型中箱涵四周的土体厚度取2.5m㊂C30混凝土的本构模型设置为总应变裂缝模型,弹性模量为30000MPa,容重为25kN /m 3,泊松比为0.2,抗拉强度标准值为2.01MPa,抗压强度标准值为20.1MPa,受拉函数采用常数函数,受压函数采用Thorenfeldt 函数,混凝土的拉㊁压应力-应变关系如图3所示㊂图3中f t 为混凝土抗拉强度标准值,f p 为混凝土抗压强度标准值㊂钢筋的本构模型设置为弹性模型,弹性模量为210GPa,容重为78.5kN /m 3,泊松比为0.3㊂土体的本构模型设置为摩尔-库伦模型,弹性模量为81MPa,容重为20kN /m 3,泊松比为0.25,黏聚力为118kPa,摩擦角为22ʎ,剪膨胀角为0ʎ㊂图3㊀混凝土非线性本构关系Fig.3㊀Nonlinear constitutive relation of concrete模型中土体㊁箱涵㊁填充区㊁套管均采用3D 单元建模,纵向厚度取1.0m,网格划分时采用适应性较好的四面体网格㊂钢筋采用1D 单元建模,网格划分为植入式桁架单元,程序将自动考虑钢筋对各构件刚度的增强㊂由于分析模型中已经考虑C30混凝土和土体的材料非线性,若再考虑土体与箱涵之间的接触非线性,其双重非线性将极大增加计算分析时的收敛难度,在此将土体与旧箱涵之间的接触非线性简化为共节点连接㊂网格划分后的有限元模型如图4所示㊂7Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期唐㊀杨等:基于Midas FEA 的箱涵套管加固效果分析2023年4月图4㊀有限元模型Fig.4㊀Finite element model荷载上,考虑自重㊁顶部土压力和车辆荷载㊂自重荷载因子Z =-1;顶部土压力考虑为10m 厚度的填土,土压力以面压力的形式施加于顶部四面体单元的表面上,大小为0.2MPa;车辆荷载根据‘公路桥涵设计通用规范“(JTG D60 2015)[10]考虑两个后轮轮载140kN,作用于涵洞跨中位置正上方的土体顶面,作用面积简化考虑为1.0m ˑ1.0m㊂边界上,固结底部土体表面,两侧土体约束水平位移㊂在计算分析流程上,采用施工阶段分析模拟箱涵套管加固的整个施工过程,主要分为4个施工阶段模拟㊂施工阶段一:模拟箱涵加固前的受力状态,激活箱涵㊁土体结构,激活边界条件及自重㊁顶部土压力和车辆荷载;施工阶段二:钝化顶部土压力和车辆荷载,模拟加固施工前挖除顶部10m 填土后箱涵封闭施工时的受力状态;施工阶段三:安装预制涵管浇筑填充区混凝土,激活涵管和填充区结构;施工阶段四:为加固后开放交通时结构的受力状态,重新激活顶部土压力和车辆荷载㊂分析控制中将计算方法设置为完全牛顿-拉普森法,荷载步骤数量设置为1,收敛性判断准则设置为0.005,每次增量的最大迭代数设置为30㊂3㊀加固效果分析3.1㊀位移分析通过计算,得到箱涵加固前的位移如图5所示,加固后的位移如图6所示㊂图5㊀加固前的结构位移Fig.5㊀Structural displacement beforereinforcement图6㊀加固后的结构位移Fig.6㊀Structural displacement after reinforcement17Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月㊀㊀由图5可见:箱涵加固前,箱涵两腹板的水平位移最大值分别为-0.28m 和0.28mm,顶板与底板的竖向位移最大值为-8.35mm 和-6.91mm㊂根据以上位移计算得到箱涵在加固前的水平变形为0.56mm,竖向变形为1.44mm㊂由图6可见:箱涵加固后,箱涵两腹板的水平位移最大值约为-0.005m 和0.005m,顶板与底板的竖向位移最大值为-7.51mm 和-7.46mm㊂根据以上位移可以计算得到箱涵在加固后的水平变形为0.01mm,竖向变形为0.05mm㊂综合以上分析发现:箱涵的水平变形下降0.55mm,降低幅度为98.21%;竖向变形下降1.39mm,降低幅度为96.53%㊂3.2㊀混凝土应力分析通过计算,得到箱涵加固前的第一主应力如图7所示,加固后各混凝土构件的第一主应力如图8所示㊂图7㊀加固前箱涵的主应力Fig.7㊀Principal stress of box culvert beforereinforcement图8㊀加固后结构的主应力Fig.8㊀Principal stress of reinforced structure㊀㊀由图7可见:箱涵的第一主应力最大值出现在顶㊁底板的内缘,已达到C30混凝土的抗拉强度标准值2.01MPa,第一主压应力最大值出现在箱涵内缘的倒角位置,约0.74MPa㊂由图8可见:套管加固后,箱涵的第一主拉应力最大值为0.36MPa,出现在箱涵外表面的棱角位置,相比于套管加固前下降1.65MPa,降低幅度为82.09%;主压应力主要出现在箱涵腹板的27Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期唐㊀杨等:基于Midas FEA 的箱涵套管加固效果分析2023年4月内缘,第一主压应力最大值约0.04MPa,相比于套管加固前下降0.70MPa,降低幅度为94.95%;填充区混凝土的主应力较低,第一主拉㊁压应力最大值均约0.05MPa;涵管的主应力同样较低,第一主拉应力最大值约0.13MPa,第一主压应力最大值约0.06MPa㊂3.3㊀钢筋应力分析通过计算,得到箱涵加固前的钢筋应力如图9所示,加固后箱涵与涵管的钢筋应力如图10所示㊂由图9可见:箱涵加固前,箱涵钢筋的拉应力最大值为32.49MPa,压应力最大值为28.13MPa,拉应力较大区域主要出现在顶㊁底板的箍筋,压应力较大区域主要出现在腹板的纵向钢筋㊂由图10可见:箱涵加固后,箱涵钢筋的拉应力最大值为2.19MPa,压应力最大值为4.22MPa;拉应力最大值相比于加固前下降30.30MPa,降低幅度为93.26%;压应力最大值相比于加固前下降23.91MPa,降低幅度为85.00%;涵管的钢筋应力相对较低,拉应力最大值约1.18MPa,压应力最大值约6.08MPa㊂图9㊀加固前的箱涵钢筋应力Fig.9㊀Reinforcement stress before reinforcementat box culvert3.4㊀裂缝分析通过计算,得到箱涵加固前后的结构开裂情况如图11所示㊂图10㊀加固后钢筋混凝土结构的钢筋应力Fig.10㊀Reinforcement stress of reinforced concrete structure afterreinforcement图11㊀旧箱涵加固前后裂缝分布及宽度Fig.11㊀Distribution and width of cracks before and after reinforcement of old box culvert37Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第37卷第2期南华大学学报(自然科学版)2023年4月㊀㊀由图11可见:箱涵加固前后,结构裂缝的主要分布区域基本相同,均在箱涵顶㊁底板的内缘上;从裂缝宽度上来看,箱涵加固前裂缝宽度最大值为0.01mm,加固后裂缝宽度最大值为5.14ˑ10-4mm,可见裂缝宽度具有显著降低㊂4㊀结㊀论以某钢筋混凝土箱涵为例,通过对比分析钢筋混凝土箱涵套管加固前后主要构件的变形和应力,得到以下结论㊂1)采用套管法加固钢筋混凝土箱涵,箱涵加固后其水平变形㊁竖向变形分别下降98.21%㊁96.53%,混凝土的第一主拉应力㊁第一主压应力最大值分别下降82.09%㊁94.95%,钢筋的拉应力㊁压应力最大值分别下降93.26%㊁85.00%,裂缝宽度最大值一定程度降低,其加固效果较为明显㊂2)套管加固后,钢筋混凝土箱涵在运营状态时,其填充区混凝土主拉应力远低于C30混凝土的抗拉强度设计值,考虑工程经济性,可适当降低填充区混凝土标号,石料充裕时亦可采用片石混凝土代替混凝土;其套管钢筋应力较小,钢筋利用率不高,在设计时可以考虑适当优化结构配筋,在规范允许的范围内降低配筋率或选取低强度钢筋㊂3)由于箱涵为长方形,采用套管加固后对箱涵的过水断面折减较大,其他同类工程在采用套管加固前必须验算加固后是否满足流量要求㊂参考文献:[1]林元铮,田石柱,柴明明,等.钢筋混凝土箱涵裂缝检测及加固性能研究[J].工程抗震与加固改造,2014, 36(6):116-123.[2]王志福.高速公路钢筋砼箱涵病害处治[J].交通科技与经济,2010,12(3):78-80.[3]张路波.电力箱涵裂缝加固处理技术应用探析[J].浙江建筑,2016,33(6):35-38.[4]彭敏.箱涵病害原因分析及加固方案[J].山西建筑, 2012,38(5):67-68.[5]袁刚.增设承重墙及环氧树脂砂浆在箱涵加固中的应用[J].甘肃水利水电技术,2017,53(6):63-65. [6]邹早银.钢筋混凝土喷锚支护施工技术加固涵洞式水闸箱涵结构[J].广东水利水电,2001(5):51-53. [7]索超峰.波纹钢内衬法在市政排水箱涵修复中的应用[J].工程建设与设计,2021(15):47-50. [8]唐杨,王国炜,王大为,等.某钢筋混凝土箱涵套箱加固仿真分析[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2022,35(1):13-18.[9]唐杨,王大为,林锦霞.波纹钢管加固某钢筋混凝土圆管涵有限元分析[J].河南城建学院学报,2020,29 (6):48-53.[10]中华人民共和国交通运输部.公路桥涵设计通用规范:JTG D60 2015[S].北京:人民交通出版社, 2015:27.47Copyright©博看网. All Rights Reserved.。

公路桥涵设计手册《公路小桥涵设计》课程设计（仅适合于土木本09级）盖板涵设计（适用于单号组）一、设计资料某山岭重丘区二级公路JD8弯道附近需设一道涵洞，通过勘测，涵洞位置为K8+697，测得的断面资料见后面：河沟中心与路中线相交点高程为202.56米，沟床地质：1～2米粘土表层，下为砂岩；路线设计资料为：平曲线半径Ry=280.00米，ls=40米，偏角??30030?25??,交点桩号K8+160,路线纵坡i=+4.52%，路基宽度为10.00米，路面宽度为7.0米，路拱横坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1∶0.5，填方边坡1∶1.5，路基设计标高为205.25米。

）二、设计任务完成一道1－200×200cm2石台钢筋混凝土盖板涵设计，包括涵洞的平面图、纵剖面图和洞身横断面图以及有关剖面图；计算工程数量；编写有关说明。

石拱涵设计（适用于双号组）一、设计资料某山岭重丘区二级公路JD6弯道附近需设一道涵洞，通过勘测，涵洞位置为K2+340，测得的断面资料见后面：河沟中心与路中线相交点高程为204.76米，沟床地质：0.5～1米粘土表层，0下为页岩；路线设计资料为：平曲线半径Rz=300.00米，ls=45米，偏角??3030?25??,交点桩号K2+175，路线纵坡i=+4.52%，路基宽度为10.00米，路面宽度为7.0米，路拱横坡2%，路肩横坡3%，挖方边坡1∶0.5，填方边坡1∶1.5，路基设计标高为209.45米。

二、设计任务完成一道1－250×250cm2 (失跨比f0/L0=1/3)石拱涵设计，包括涵洞的平面图、纵剖面图和洞身横断面图以及有关剖面图；计算工程数量；编写有关说明。

设计采用A3图幅（420mm×297mm），装订边a=30mm,其余边c=10mm。

标准图可参照：河北省交通规划设计院《公路小桥涵手册》公路桥涵设计手册—《涵洞》分册断面资料（以组为单位依次选取）：?0.80?0.7?1.0（桩号）01.61.80.0.4 （1） 02510.06.806.6(地面高)5.803.810302.40.41.50.4（桩号）?0.6?2.6?0.80?0.4 （2）0.025.04.3404.1(地面高)4.60.61.45.03011.521.8（桩号）?0.2?2?2?0.4?0.1 （3）0,2536.26.34.5(地面高)1.49.28.52.620 10.62.70.4（桩号）?0.2?2.8?0.5?0.4?0.1 （4）0,253105.35(地面高)4.47.25.52.5xx.53.20.2（桩号）?0.7?1.8?5?0.6?0.1 （5）0,2557.525(地面高)7.53.45.02.420?0.8?1.2?0.7?1.2（桩号）0.41.61.80.80.4 （6）025106.616.8(地面高)5.81.03.81030?0.8?1.2?0.7?4（桩号）21.61.20.80.4（7）0 258676.8(地面高)1083830?0.8?1.5?3.2?1（桩号）3.00.51.50.80.4 （8）025104.255.6.2(地面高)5.27.43.510302.40.461（桩号）?2?2.6?0.80?0.4 （9）02543101(地面高)30.8105.0302.20.861（桩号）?2?3.0?20?0.4 （10）02553.291.5(地面高)3.21.07630?0.80?0.7?1.0（桩号）01.62.80.80.4 （11） 025126.506.3(地面高)5.60.53.810302.40.41.50.6（桩号）?3.6?2.6?0.80?0.4 （12）0.025.04.64.20.84.5(地面高)5.612.45.0301.51.52.21.8（桩号）?0.8?2.0?2.2?0.4?0.1 （13）0,253.57.26.54.7(地面高)1.2982.5xx.62.51.4（桩号）?1.2?1.8?1.5?0.4?0.1 （14）0,25385.85.5(地面高)5782.820 1.51.53.21.2（桩号）?1.7?0.8?5?0.6?0.1 （15）0,2556.52.25.2(地面高)6.565.53.4202586.21.55.8(地面高)4.82.04.810300?0.8?2.2?0.7?4（桩号）21.61.20.80.4（17）2586.57.26.8(地面高)683.48300?0.8?1.4?3.2?1.4（桩号）3.20.50.80.4（18） 2584.45.26.5(地面高)5.258302.40.441.2（桩号）?2?3.6?0.80.8?0.4 （19）0257662.2(地面高)3.51.885.0302.21.86.21.2（桩号）?2.2?3.0?2.20.6?0.4 （20）0255.53.28.43.5(地面高)3.22.056.630 ?0.8?1.2?0.7?1.2（桩号）0.61.62.80.80.4（16）0JTG D60-xx公路桥涵设计通用规范.pdfJTGD30-xx公路路基设计规范.pdfJTGD63-xx公路桥涵地基与基础设计规范.pdfJTJD62-xx公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.pdf 公路工程技术标准xx(条文说明).pdf公路工程技术标准xx.pdfJTG C30-xx 公路工程水文勘测设计规范.pdf公路路线设计规范JTG-D20-xx.pdf公路桥梁抗震设计细则JTG-T-B02-01-xx.pdf公路圬工桥涵设计规范(JTGD61-xx)应用算例.pdf公路砖石及砼桥涵设计规范 JTJ022-85.pdf公路工程质量检验评定标准(JTGF80-1-xx).pdf公路沥青路面施工技术规范JTGF40-xx.doc公路路基施工技术规范JTG F10-xx.pdf公路桥涵施工技术规范_JTJ041-2000）.doc公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-xx)正文.docJTT663-xx公路桥梁板式橡胶支座规格.pdf公路桥梁板式橡胶支座JT／T 4－xx.pdf公路桥梁板式橡胶支座成品力学性能检则JT3132 3-90.pdf JTT 327-xx公路桥梁伸缩装置.PDF公路桥梁伸缩装置.pdf04S516混凝土排水管及基础.pdfJTGE30-xx公路工程水泥及水泥混凝土试验规程.pdf JTJ057-94工程无机结合料稳定材料试验规程.pdf公路土工合成材料应用技术规范.pdf公路土工试验规程 JTG E40-xx.pdf土工试验规程JTJ-051-93.pdf《桥梁施工工程师手册》桥梁墩台的构造与设计.ppt沥青混凝土桥面铺装早期病害原因分析.doc嵌岩桩设计中值得注意的几个问题.doc拉森钢板桩施工方案.doc高液限土的处治方案.pdf袋装砂井法在桥梁工程软土地基处理中的应用.doc高液限土填筑路基施工处理及要求.doc袋装砂井加固软弱地基.doc端承桩和摩擦桩专业知识.doc装配式曲线桥的布孔要点.doc西环南高速公路施工图结构设计指导意见.doc浅析旧桥梁拓宽的要求与方法.doc浅谈沥青路面铣刨、修复的施工工艺.doc 水中桩施工方案.doc 曲线梁桥的受力施工特点及设计方法分析.docB桥梁隧道RIDGE&TUNNEL二级公路及其他公路小桥涵的设计改进问题公路工程建设中传统的小桥涵设计层开裂的弊病，因此；如图所示提出设一般采用单管涵、双管涵，对于计改进问题。

·32·预制高强薄壁管桩施工技术在高层 建筑基础中的应用许孙杰（福建地矿建设集团公司，福州 350002）［摘　要］ 薄壁钢管离心混凝土管桩，简称TSC 桩，具有穿透地质硬夹层能力强、抗锤击能力强、承载力高、便于施工、能有效节能降材、造价低，且可以与其他不同桩型组合的特点，是最近发展起来的一种新的沉桩形式。

目前，薄壁钢管离心混凝土管桩在国内还处于少量应用阶段，相关规范不全，应用经验较匮乏。

以厦门汇金国际中心大厦TSC 桩基施工为例，在概述工程地质条件的基础上，完成了工程桩基设计，设计了施工工艺技术、桩基测试技术等，为后续该技术的推广应用提供了参考。

［关键词］ 薄壁管桩；TSC 桩；承载力 ［中图分类号］ TU 473.1；TU 753.3　［文献标志码］ B ［文章编号］ 1001-523X （2022）07-0032-05APPLICATION OF PRECAST HIGH-STRENGTH THIN-WALL PIPE PILE CONSTRUCTIONTECHNOLOGY IN HIGH-RISE BUILDING FOUNDATION Xu Sun-jie［Abstract ］ Thin-walled steel tubular centrifugal concrete pipe pile, referred to as TSC pile, has the characteristics of strong penetration of geological hard interlayer, strong resistance to hammer, high bearing capacity, easy construction, effective energy saving and material reduction and low cost, and can be combined with other different pile types. It is a new type of pile sinking developed recently. At present, thin-walled steel tubular centrifugal concrete pipe pile is still in a small amount of application stage in China, the relevant specifications are incomplete, and the application experience is relatively lacking. The paper takes Xiamen Huijin International Center Building TSC pile foundation construction as an example. Based on the overview of engineering geological conditions, the project pile foundation design is completed, and the construction technology and pile foundation testing technology are designed, which provides reference for the subsequent promotion and application of this technology.［Keywords ］ thin-wall pipe pile ；TSC pile ；bearing capacity 对混凝土及钢材需求量大，薄壁钢管离心混凝土管桩（简称TSC 桩），是最近我国建筑工程上采用的一种新型桩材。