涵洞是什麽
原理
在水渠通過公路的地方,為了不妨礙交通,修築於路面下的過路涵洞,讓水從公路的下面流過再翻到地面上來,形狀有管形、箱形及拱形等。它是根據連通器的原理,常用磚、石、混凝土和鋼筋混凝土等材料築成。它是路堤通過窪地或跨越水溝,或為把路基上方的水流宣泄到下方時,而設置的橫穿路基的小型地面排水結構物。其單跨計算跨徑L小於5m,多孔跨徑總長(即L1)未嚴格說明。涵洞上覆土體采用鄧肯雙曲線模型、地基采用彈性模型,通過力的平衡和變形協調條件,提出涵洞土壓力計算方法,並對上埋式鋼筋混凝土涵洞頂部垂直土壓力進行計算,由此分析了涵洞土壓力的主要影響因素。結果表明:涵洞土壓力系數隨地基彈性模量、涵洞高寬比和填土內摩擦角的增大而增大,隨填土壓縮性的增大而減小,隨填土高度增大呈先增後減的變化規律;填土厚度等於初始等沈面高度時,土壓力系數有最大值[1]。
橋與涵洞技術上是以跨徑為劃分標準的。壹般5米(包含)以上稱橋,以下就稱涵洞。[2]但圓管涵和箱涵不論孔徑、跨徑多少都稱涵洞[3]。
但實際上,涵洞與橋梁的主要區別是在於,壹般涵洞上有填土,而橋上就直接鋪軌道(但仍有道碴)。從側面看,涵洞就象在路基上挖的孔,而路基在橋梁處就斷開了。
根據以上說明,可以看出按是否填土來區分,只是通常的,非正式的壹種區分方式。從技術上來說,應該按長度來確定。
結構
涵洞是設於路基下的排水孔道,通常有洞身、洞口建築兩大部分組成。洞身由若幹管節組成,是涵洞的主體。它埋在路基中,具有壹定的縱向坡度,以便排水;端墻和翼墻位於入口和出口及兩側,起擋土和導流作用,同時還可以保護路堤邊坡不受水流沖刷。涵洞組成,涵洞壹般橫穿路堤下部,多數洞頂有填土,采用單孔或雙孔,孔徑0.75~6m。
洞身
洞身形成過水孔道的主體,它應具有保證設計流量通過的必要孔徑,同時又要求本身堅固而穩定。洞身的作用是壹方面保證水流通過,另壹方面也直接承受荷載壓力和填土壓力,並將其傳遞給地基。洞身通常由承重結構(如拱圈、蓋板等)、涵臺、基礎以及防水層、伸縮縫等部分組成。鋼筋混凝土箱涵及圓管涵為封閉結構,涵臺、蓋板、基礎聯成整體,其涵身斷面由箱節或管節組成,為了便於排水,涵洞涵身還應有適當的縱坡,其最小坡度為0.3%。
洞口建築
洞口是洞身、路基、河道三者的連接構造物。洞口建築由進水口、出水口和溝床加固三部分組成。洞口的作用是:壹方面使涵洞與河道順接,使水流進出順暢;另壹方面確保路基邊坡穩定,使之免受水流沖刷。溝床加固包括進出口調治構造物,減沖防沖設施等。
特點
由於涵洞是處於大自然環境(風、霜、雨、雪、冰凍、高溫、水流沖擊)和行車荷載的作用下,因此要求涵洞必須具備如下特點:
(1)滿足排泄洪水能力,保證在50年壹遇洪水的情況下,順利快捷地排泄洪水。
(2)具有足夠的整體強度和穩定性,保證在設計荷載的作用下,構件不產生位移和變形。
(3)具有較高的可靠性和耐久性,保證在自然環境中,長期完好,不發生破損。