[发明专利]高填方钢波纹管涵洞垂直土压力计算方法及变形计算方法

权利要求书

1.高填方钢波纹管涵洞垂直土压力计算方法，其特征在于：包括未采取减荷技术和采取减荷技术的高填方钢波纹管涵垂直土压力计算，所述的减荷技术为通过在涵顶平铺柔性减荷材料EPS板的方式进行减荷，具体分为以下两种涵顶垂直土压力计算公式：

1)涵顶未采取减荷技术情况下的垂直土压力σ_v计算公式

式中:

σ_v-管涵顶垂直土压力，kPa；

r₀-钢波纹管涵半径，kN/m³；

h-钢波纹管涵结构突出地面高度，m；h＝D＝2r₀；

D-钢波纹管涵的直径，其中D＝2r₀，A为管涵外形横截面面积；

η-钢波纹管涵的外形影响系数，

γ-填土重度，kN/m³；

H-涵顶填土高度，m；

μ-填土的泊松比；

ω_c-与钢波纹管涵长宽比L/D1有关的系数，可查表获得，如表1；

L-为钢波纹管涵长度，m；

E-涵顶填土的变形模量，MPa；其中E_s0为填土的压缩模量，MPa，可通过公路工程土工试验规程试验得到；α为填土模量的增加角，亦可通过室内压缩试验获得；

E_h-涵侧填土的变形模量，MPa；其中E_s0为填土的压缩模量，MPa，可通过公路工程土工试验规程试验得到；

E_h＝E_h0+γ(H+r₀)×tanα，α为填土模量的增加角，亦可通过室内压缩试验获得；

E′_p-经钢波纹管材料弹性模量换算后的参数，MPa；其中E_p为钢波纹管材料弹性模量，MPa；μ_p为钢波纹管材料的泊松比；

I_c-钢波纹板结构的惯性矩，mm⁴/mm；由公式计算或查材料参数表得到，计算公式如下：其中，波形参数包括：波长L_c，mm；波高T，mm；直线段长度T_L，mm；波峰与波谷半径R，mm；圆弧角度θ，度；圆心偏离X轴距离d，mm；板厚t，mm；

K_v-管涵垂直土压力系数，

K_d-管涵基床系数，可通过查表获得，如表3；

K_c-管涵侧土抗力系数，可通过查表获得，如表2；

表1 ω_c值

表2 管侧土抗力系数K_c

表3 基床系数K_d

2)在涵顶采取减荷技术情况下的垂直土压力σ_v计算公式：

式中：

h_f-涵顶柔性减荷材料EPS板的铺设厚度，m；

E_f-涵顶柔性减荷材料EPS板的变形模量，MPa；可通过室内压缩试验得到；

其余符号的含义参见公式(1)。

2.根据权利要求1所述的高填方钢波纹管涵洞垂直土压力计算方法，其特征在于：在所述采取减荷技术的情况下，在钢波纹管涵顶部平铺EPS板，EPS板在涵顶的铺设宽度与管涵结构直径D一致，EPS板的铺设厚度h_f：当D＞3.0m时，当D≤3.0m时，EPS板铺设密度采用双控方式：取EPS板60％应变对应的应力值与减荷目标1/3倍的土柱压力值相等时的密度值，且最小密度为24kg/m³。

3.高填方钢波纹管涵洞的变形计算方法，其特征在于：包括在所述未采取减荷技术和采取减荷技术的高填方钢波纹管涵竖向收敛变形计算公式为：

式中：

Δ_p-钢波纹管涵竖向收敛变形量，m；

其余符号的含义参见公式(1)。