大于45度斜交涵洞的变更设计.docx

于 45 度斜交涵洞的变更设计 大于45 度斜交涵洞的变更设计钟宏祥 肖庆林【泰州市公路管理处 泰州市 225300】摘 要 介绍了对于斜交角大于 45 °、不适用于依照常规按 45 °设计的斜交涵洞的设计， 即斜交涵洞长度的计算以及一字形洞口、折线形洞口、八字形洞口的变更处理方法 关键词 斜交角 涵洞 设计1 问题的产生 平原水网地区公路上的涵洞很多，而且绝大多数是斜交的，当涵洞（涵轴线）与路线（法线 方向）的交角a >45时，常规做法仍按a =45设计，其理由主要是，①可确保涵洞端部 结构的安全；②避免涵洞过长，增加造价；③与现行通用图一致，方便设计这样布设涵洞， 对于a >45不多、以及河床较宽、涵洞较短、进出口河道可不改动或少许改动（见图1）、 不影响涵洞的排洪或灌溉功能，同时，洞口按通用图预制施工也是比较方便的，在此情况下， 按a =45设计是合理的然而，对于a >45较多的沟渠，以及人工开挖或整治过的河道，其河床不宽却相当规则直 顺，如仍按a =45布设涵洞，洞口两端就需改河，改河在平面上会形成两个“S”形弯曲 河道（见图 2），从而破坏了原河道及沿岸道路的平顺性，并增占土地，由此可能引起第二 次征地与地方的矛盾。

2 解决方案怎样扬长避短化解矛盾呢？本方案是，按实际交角a >45°）设置涵身，按通用图a = 45°）设置洞口（涵洞端部结构）并对洞口做适当变更处理，即可达到此目的，其主要方法 步骤如下：1.按实际a （a >45即ZAOS>135° ）计算涵洞长度L1 （常规算法，略）2•计算涵洞长增量△ L及涵洞全长（见图3）因洞口采用a =45°，端墙前沿AOC需绕0点旋转（a —45° ）至B0C1位置（即令ZBOS = 135°） ?熏使B0C1与涵轴线成45°夹角，旋转后端墙的一端侵入路基边缘△ L,因而端 墙应向外平移△ L至A01C2位置，方可达到设计的涵洞长度在△AOB 中设R1=AO （即斜交a时端墙长度之半）R2=B0 （即斜交45°时端墙长度之半）A0=0.5B／C0Sa （M）（1）B0=0.5B／C0S45°（M）（2）B—涵洞正交时端墙长度，可查通用图也可计算当顺路方向涵洞锥坡为1?押1时B = L+2 （H + 6 ） （M） （3）L、H、6 —分别为洞口的净宽、净高和顶部厚度ZAOB=ZAOS—ZBOS=a —45°根据余弦定理（4）涵洞全长计算：L=L1 + 2A L （M） （5）3 洞口部分变更处理3.1 一字形洞口对于圆管涵或净高HW1.5M的箱形涵洞，因其端墙较短，可按一字形端墙锥坡式洞口(简 称一字型洞口)布置，其端墙长度可查(a =45° )时通用图中的长度或按公式(3)计算。

与通用图不同的是，大小锥坡的高度不等，(见图4B)大锥坡的高度同通用图，即 H大=日(涵洞净高)+& (管壁厚或盖板厚) 小锥坡高度为：(路基边坡以 1 ： 1.5 计)(见图 3 ( B ))H 小=日大一2A LXCOSa / 1.5 (M) (6)3.2 折线形洞口当箱涵净高H>1.5M时，宜改为折线形端墙锥坡式洞口(简称折线形洞口)，折线形洞口， 即令洞口以外的两侧端墙与路线方向平行(见图4A)，举例说明：泰镇公路K2 + 0461—2X2M盖板箱涵，原按斜交45°设计，未考虑改河，施工放样实测a =56°，如按原设计施工，涵洞两端必须改河，左端靠近民宅的楼房，改河不仅会侵占房前 宅地，还将影响房基安全，因此，考虑按上述设想变更设计，洞口采用折线形布置 涵长增量4 L计算：(见图4 (A)，AB段)注意：公式(1)和(2)中的B在此应为洞身宽度即 B = 2.0 + 2X0.8 = 3.6 (M)R1=0.5X3.6/COS56°=3.22(M)R2=0.5X3.6/ COS45°=2.55(M)涵洞全长计算略洞口部分(AB段)端墙长度计算：AB=2R2=2X2.55=5.10(M)洞口两侧端墙长度计算(锥坡顺路线方向按1： 1计)(见图4B)。

依大锥体(AO段)计算，小锥体一侧的端墙高和长可缩小些，但整体不对称，影响美观， 故未采用AO = 2.21/COS56°—0.8/COS45°XCOS (56°—45°)=2.84 (M) 端墙全长则为：5.10+2X2.84=10.78(M)如端墙按一字形布置，取正交时的端墙长度应为B = 2.0+2X(2.0+0.21)=6.42 (M),以此计算涵长增量△ L=1.55M，比按折 线形布置涵长增加2X(1.55 — 0.87)=1.36 (M)，同时，按折线形布置，在洞口顶部出现 的平台也比较小，小锥体与端墙顶部的高差也小些，所以外观上也优于一字形布置 折线形布置的端墙比较长，其顶部标高应以路线纵坡计算控制3.3 八字形洞口八字形洞口的端墙比较短，应采用一字形端墙布置，端墙长应采用通用图(a =45°)时的 长度，以计算涵长增量△ L由于端墙扭转和外移，通用图中八字墙的小翼墙前端伸出路基坡脚线外2A L (见图5)，应 将其缩短，缩短后前端的墙高也应降至原通用图(接近地面)的高度，使小翼墙顶面坡度变 陡些，以使其接近锥坡顶面，大翼墙的变化不大，仍可采用通用图不必改动 本变更因端墙扭转后与路线方向不平行，端墙顶部帽石内侧与路基边坡线出现一个( a — 45° )夹角，在一字形洞口则形成一个三角形平台，如图5的ABC，折线洞口成四边形平台(图4 (A)中的A1B1C1D)，同时使平台宽出一侧的小锥坡或小翼墙比通用图缩短了 2AL, 而不像端墙与路线平行那样，路基边坡与端墙及锥坡或翼墙完全吻合，因而影响了洞口的美 观(这是本变更方案的缺陷)，对于出现的平台，施工时应做出向外流水坡度，适当防护， 以利排水。

本变更方案也适用于路线交叉区，当两线或几条线不平行而又在同一座涵（或通道）上通过 时，外侧的一条线与涵洞夹角大于45°的情况综上所述，对于大于 45°斜交涵，当不能结合改移沟渠调整角度布设时，可参照本文的方 法进行设计这一方案当然不会适合各种复杂情况，设计者应因地制宜，深入调查比选，提 出最合理的设计方案。