一种减载式刚性涵洞结构制造技术

本实用新型专利技术涉及岩土工程与道路工程技术领域，具体公开了一种减载式刚性涵洞结构，其包括基础、涵洞侧墙和涵洞顶板，还包括减载块、减载孔；减载块位于涵洞侧墙正上方，减载块与涵洞侧墙为一整体结构；减载孔位于涵洞正上方两减载块之间；减载孔内填筑轻质柔性材料；本实用新型专利技术涵洞采用上述结构后，施工操作简便，易于实现；明显减小了涵顶土压力，有效解决了涵洞开裂现象；涵顶荷载一部分通过涵顶的土拱效应传递到周围土体中，另一部分通过涵洞侧墙传递到基础上，充分发挥了涵洞侧墙垂直抗压能力；有效减小了涵洞侧墙的最大弯矩，使涵洞受力分布更加合理；有效减小了涵洞受力不对称性，避免了涵顶与侧墙连接处分离开裂的现象；减载效果得到显著提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及岩土工程与道路工程
，具体公开了一种减载式刚性涵洞结构，其包括基础、涵洞侧墙和涵洞顶板，还包括减载块、减载孔；减载块位于涵洞侧墙正上方，减载块与涵洞侧墙为一整体结构；减载孔位于涵洞正上方两减载块之间；减载孔内填筑轻质柔性材料；本技术涵洞采用上述结构后，施工操作简便，易于实现；明显减小了涵顶土压力，有效解决了涵洞开裂现象；涵顶荷载一部分通过涵顶的土拱效应传递到周围土体中，另一部分通过涵洞侧墙传递到基础上，充分发挥了涵洞侧墙垂直抗压能力；有效减小了涵洞侧墙的最大弯矩，使涵洞受力分布更加合理；有效减小了涵洞受力不对称性，避免了涵顶与侧墙连接处分离开裂的现象；减载效果得到显著提高。【专利说明】一种减载式刚性涵洞结构
本技术涉及岩土工程与道路工程
，具体涉及一种减载式刚性涵洞结构。
技术介绍
公路涵洞上覆盖土厚度一般较高，尤其是山区高速公路的高填方路段，涵洞上覆填土常在1m以上，有些路段甚至超过50m。由于填土荷载较大，另外有些地区的地形地质情况复杂多变，涵洞的受力及变形特征往往较为复杂，涵体存在应力集中，以及结构的不均匀沉降等问题，容易引起各种不同程度的病害，在工程界有“十涵九裂”之说。这些病害轻则引起涵洞开裂、渗漏或积水，重则导致涵洞结构破坏，甚至出现垮塌，严重影响公路的正常使用。 为了降低涵洞所承受的土压力，需要对其采取必要的减载措施。目前，对于涵洞的减载措施有多种，有的减载措施对于施工技术要求较高，费时费力，较难实现，在施工过程中一旦操作不当，便会影响减载效果；有的减载措施费用较高，不宜推广。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提供了一种减载式刚性涵洞结构，该结构的减载效果明显且施工简便、造价低廉。 为了实现上述技术目的，本技术采取如下技术方案。 一种减载式刚性涵洞结构，包括基础、涵洞侧墙和涵洞顶板，其特征在于:还包括减载块和减载孔，所述减载孔中填充轻质柔性材料； 所述基础、涵洞侧墙、减载块和涵洞顶板均为钢筋混凝土或素混凝土材料。 所述减载块设置于涵洞侧墙顶部正上方，所述减载块与涵洞侧墙为一整体结构； 所述减载块的宽度与其正下方的涵洞侧墙顶部厚度相同，减载块的长度与涵洞侧墙的长度相同； 所述减载块的高度为涵洞总宽度(即减载孔宽度和两减载块宽度之和)的1/20-1/5。 所述减载块的高度指涵洞顶板上表面与减载块顶部的垂直距离，现有技术中涵洞侧墙的顶部与涵洞顶板的上表面一般是平齐的。 所述减载孔位于涵洞顶板的正上方，是由涵洞顶板和两减载块围成的一个开口空腔； 所述轻质柔性材料的填充厚度等于减载孔的深度； 其中，轻质柔性材料可以为EPS板(聚苯乙烯泡沫塑料板材)、废轮胎条混合轻质土或EPS颗粒混合轻质土等，也可用路基开挖出来的土进行填充； 为了使涵侧填土、减载块和减载孔内的轻质柔性材料产生预期的沉降差，以达到预期的减载目的，所选用的轻质柔性材料的密度一定小于涵洞侧墙外侧填土的密度，同时为了避免填土顶面的差异沉降过大而导致路面破坏，所述轻质柔性材料的密度要根据轻质柔性材料的属性、填方高度和涵洞规格来综合分析确定。 本技术优选的技术方案是: 在所述减载孔填充了轻质柔性材料的基础上，所述减载孔上方平直铺筑有筋材，所述筋材的两端锚固在减载块顶部外边缘； 所述筋材为高强度土工格栅或者钢丝网，所述筋材满足抗拉刚度不小于1200kN/m的条件；所述筋材的网孔和钢丝直径要在满足上述抗拉条件下，根据筋材类型和填土高度来确定。 所述涵洞为箱涵或盖板涵。 本技术的减载式刚性涵洞结构中，基础、涵洞侧墙、涵洞顶板、减载块、减载孔以及轻质柔性材料组成一个减载体系，通过减载块与轻质柔性材料、涵洞两侧填土的刚度差异形成的土拱效应，使一部分路堤填土荷载传递至涵洞侧墙，并沿侧墙传递至基础，另一部分荷载通过涵顶土拱效应转移至周围土体中，达到减小涵顶土压力的效果，同时使得涵洞侧墙最大弯矩减小。进一步，在加筋的情况下，由于筋材的张拉膜效应，可以使涵顶填土荷载转移至减载块上，进一步达到减小涵顶土压力的效果。 本技术采用上述结构后，涵洞减载效果显著提高，有效缓解了涵洞开裂现象；涵顶荷载通过涵洞侧墙传递至地基，又由于筋材的张力膜效应，减小了涵顶所受土压力，同时减小了涵洞侧墙最大弯矩使得涵洞侧墙开裂现象得到显著缓解；有效缓解了复杂地形和地质条件对涵洞受力和变形的影响；有效减小了涵洞受力不对称性，避免了涵洞顶板与涵洞侧墙连接处分离开裂现象。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的一种减载式刚性涵洞结构的剖面示意图。 图2为实施例2的一种减载式刚性涵洞结构示意图。 图3-6为进行数值模拟对比减载效果的涵洞模型结构示意图，其中，图3为无减载措施的一般盖板涵；图4为只铺设轻质柔性材料作为减载措施的盖板涵；图5为本说明书实施例1中所述盖板涵；图6为本说明书实施例2中所述盖板涵。 图中:1—地基，2—基础，3—涵洞侧墙，4一涵洞顶板，5—减载块，6—减载孔，7—筋材，8—轻质柔性材料。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对技术进行详细说明。 实施例1: 如图1所示，一种减载式刚性涵洞结构，所述涵洞为盖板涵，包括基础2、涵洞侧墙3和涵洞顶板4，还包括减载块5和减载孔6，所述减载孔6中填充轻质柔性材料8 ； 所述基础、涵洞侧墙、减载块和涵洞顶板均为钢筋混凝土或素混凝土材料。 所述减载块5位于涵洞侧墙3顶部正上方，并与涵洞侧墙3为一整体结构； 所述减载块的长度、宽度均和其正下方的涵洞侧墙一致； 所述减载孔6位于涵洞顶板4的正上方，是由涵洞顶板4和两减载块5围成的一个开口空腔； 减载孔6的深度与减载块5的高度相等，减载孔6的宽度与涵洞顶板4的宽度相坐寸ο 所述轻质柔性材料可以为EPS板(聚苯乙烯泡沫塑料板材)、废轮胎条混合轻质土、EPS颗粒混合轻质土等，也可用路基开挖出来的土进行填充； 所述轻质柔性材料8的密度小于涵洞侧墙外侧填土的密度，具体要根据轻质柔性材料8的属性、填方高度和涵洞规格来综合确定。 所述轻质柔性材料的填充厚度等于减载孔的深度。 在上述涵洞结构中，基础2、涵洞侧墙3、涵洞顶板4、减载块5、减载孔6组成一个减载体系，通过减载块5及两侧填土形成的土拱效应，使大部分路堤填土荷载传递至涵洞侧墙3，再传至地基1，并减小涵洞侧墙3所受弯矩，另外一部分荷载通过涵顶土拱效应转移至周围土体中。 本实施例的减载式刚性涵洞结构的具体构建过程如下: 第一步，按照设计规范，处理地基I和浇筑基础2 ； 第二步，浇筑涵洞侧墙3时，同时按照设计要求浇筑减载块5，并在减载块5上(顶部外边缘)预埋锚固钢筋； 第三步，按照设计规范，浇筑涵洞顶板4 ； 第四步，涵洞两侧按照相关规范要求填筑路堤材料并进行压实处理，填筑至与减载块5高度相等； 第五步，涵顶减载孔6填筑轻质柔性材料8与涵洞两侧填土填筑同时进行，涵洞顶板4正上方的轻质柔性材料8填筑时根据轻质柔性材料8的性质做适当压实处理或不做压实处理。 第六步，按照相关规范要求再逐层填筑路堤填料。 根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减载式刚性涵洞结构，包括基础、涵洞侧墙和涵洞顶板，其特征在于：还包括减载块和减载孔，所述减载孔中填充轻质柔性材料；所述减载块设置于涵洞侧墙顶部正上方，所述减载块与涵洞侧墙为一整体结构；所述减载块的宽度与其正下方的涵洞侧墙顶部厚度相同，减载块的长度与涵洞侧墙的长度相同；所述减载孔位于涵洞顶板的正上方，是由涵洞顶板和两减载块围成的一个开口空腔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保国，宋丁豹，焦俊杰，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：新型
国别省市：湖北;42