第十二章 埋置式结构和隧道衬砌
目 录
12.1 范围.................................................................................................................................................12-1
12.2—定义 .............................................................................................................................................12-1
12.3—符号 ..............................................................................................................................................12-1
12.4—土和材料特性................................................................................................................................12-9
12.4.1—土特性的测定......................................................................................................................12-9
12.4.1.1—一般规定...................................................................................................................12-9
12.4.1.2—基础土.....................................................................................................................12-9
12.4.1.3—回填围岩...................................................................................................................12-9
12.4.2—材料......................................................................................................................................12-9
12.4.2.1—铝管和结构板结构..................................................................................................12-9
12.4.2.2—混凝土...................................................................................................................12-10
12.4.2.3—预制混凝土管........................................................................................................12-10
12.4.2.4—预制混凝土结构...................................................................................................12-10
12.4.2.5—钢管和结构板结构...............................................................................................12-10
12.4.2.6—深波纹结构...........................................................................................................12-10
12.4.2.7—钢筋.......................................................................................................................12-10
12.4.2.8—热塑管...................................................................................................................12-10
12.5—极限状态和抗力系数...................................................................................................................12-11
12.5.1—一般规定............................................................................................................................12-11
12.5.2—使用极限状态....................................................................................................................12-11
12.5.3—强度极限状态....................................................................................................................12-11
12.5.4—荷载修正系数和荷载系数................................................................................................12-12
12.5.5—抗力系数............................................................................................................................12-12
12.5.6—柔度限值和结构刚度........................................................................................................12-13
12.5.6.1—金属波纹管和板式结构.....................................................................................12-13
12.5.6.2—螺旋肋金属管和管拱.............................................................................................12-14
12.5.6.3—热塑管.....................................................................................................................12-14
12.5.6.4—隧道衬砌钢板.........................................................................................................12-15
12.6—一般设计特征................................................................................................................................12-15
12.6.1—荷载.....................................................................................................................................12-15
12.6.2—使用极限状态.....................................................................................................................12-15
12.6.2.1—容许位移..........................................................................................................12-15
12.6.2.2—沉降.........................................................................................................................12-15
12.6.2.2.1—一般规定.......................................................................................................12-15
12.6.2.2.2—纵向不均匀沉降...........................................................................................12-16
12.6.2.2.3—结构与回填土之间的不均匀沉降...............................................................12-16
12.6.2.2.4—基底沉降.......................................................................................................12-16
12.6.2.2.5—不平衡荷载..................................................................................................12-16
12.6.2.3—上拔力......................................................................................................................12-19
12.6.3—土破坏的安全性.............................................................................................................12-19
第十二章 埋置式结构和隧道衬砌
12‐II
12.6.3.1—支承抗力和稳定性.................................................................................................12-19
12.6.3.2—金属管拱的角隅回填..............................................................................................12-19
12.6.4—水力设计.............................................................................................................................12-19
12.6.5—冲刷.....................................................................................................................................12-19
12.6.6—围岩.....................................................................................................................................12-20
12.6.6.1—槽壁法.....................................................................................................................12-20
12.6.6.2—筑堤法......................................................................................................................12-20
12.6.6.3—最小覆盖层厚度......................................................................................................12-20
12.6.7—多行管之间的最小间距.....................................................................................................12-21
12.6.8—端部处理.............................................................................................................................12-21
12.6.8.1—一般规定..................................................................................................................12-21
12.6.8.2—斜交柔性涵洞..............................................................................................12-21
12.6.9—腐蚀和磨损情况................................................................................................................12-22
12.7—金属管、管拱和拱结构..................................................................................................................12-22
12.7.1—一般规定............................................................................................................................12-22
12.7.2—结构的安全性.........................................................................................................12-23
12.7.2.1—截面特性..................................................................................................................12-23
12.7.2.2—推力..........................................................................................................................12-23
12.7.2.3—壁抗力.....................................................................................................................12-23
12.7.2.4—压屈抗力.................................................................................................................12-24
12.7.2.5—接缝抗力..................................................................................................................12-24
12.7.2.6—装卸和安装要求......................................................................................................12-24
12.7.3—光滑衬砌管道.....................................................................................................................12-24
12.7.4—结构板加强构件.....................................................................................................12-25
12.7.5—施工及安装.........................................................................................................................12-25
12.8 —长跨板式结构...........................................................................................................................12-25
12.8.1—一般规定.............................................................................................................................12-25
12.8.2—使用极限状态.....................................................................................................................12-26
12.8.3—结构的安全性.........................................................................................................12-26
12.8.3.1—截面特性..................................................................................................................12-26
12.8.3.1.1—横截面...........................................................................................................12-26
12.8.3.1.2—造型控制......................................................................................................12-27
12.8.3.1.3—力学与化学要求...........................................................................................12-27
12.8.3.2—推力..........................................................................................................................12-27
12.8.3.3—壁面积....................................................................................................................12-27
12.8.3.4—接缝强度.................................................................................................................12-27
12.8.3.5—可接受的特殊性能.................................................................................................12-27
12.8.3.5.1—连续纵向加劲肋...........................................................................................12-27
12.8.3.5.2—加强筋...........................................................................................................12-27
12.8.4—结构安全性—基础设计............................................................................................12-28
12.8.4.1—沉降限值..................................................................................................................12-28
12.8.4.2—拱结构的基底反力..................................................................................................12-28
12.8.4.3—基础设计..................................................................................................................12-29
12.8.5—结构安全性—围岩的设计....................................................................................12-29
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
12‐III
12.8.5.1—一般规定.................................................................................................................12-29
12.8.5.2—施工要求.................................................................................................................12-29
12.8.5.3—使用要求.................................................................................................................12-30
12.8.6—结构安全性—端部设计................................................................................12-32
12.8.6.1—一般规则..................................................................................................................12-32
12.8.6.2—标准壳端部类型.....................................................................................................12-32
12.8.6.3—平衡支撑..................................................................................................12-33
12.8.6.4—水工防护.................................................................................................................12-33
12.8.6.4.1—一般规定.......................................................................................................12-33
12.8.6.4.2—回填保护.......................................................................................................12-33
12.8.6.4.3—隔水墙...........................................................................................................12-33
12.8.6.4.4—水力上浮力..................................................................................................12-33
12.8.6.4.5—冲刷...............................................................................................................12-34
12.8.7—混凝土减载板...................................................................................................................12-34
12.8.8—施工与安装.........................................................................................................................12-34
12.8.9—深波纹板式结构.............................................................................................................12-34
12.8.9.1—一般规定..................................................................................................................12-34
12.8.9.2—结构回填土的宽度..................................................................................................12-34
12.8.9.2.1—拱顶半径和拱腋半径之比≤5的深波纹结构 ............................................12-34
12.8.9.2.2—拱顶半径和拱腋半径之比>5的深波纹结构 ............................................12-34
12.8.9.3—防止结构失效的安全措施......................................................................................12-35
12.8.9.3.1—结构板要求........................................................................................12-35
12.8.9.3.2—结构分析......................................................................................................12-35
12.8.9.4—最小回填深度..........................................................................................................12-35
12.8.9.5—轴力和弯矩组合.....................................................................................................12-35
12.8.9.6—整体屈曲..................................................................................................................12-36
12.8.9.7—连接..........................................................................................................................12-37
12.9—板式箱形结构...........................................................................................................12-37
12.9.1—一般规定............................................................................................................................12-37
12.9.2—加载.....................................................................................................................................12-37
12.9.3—使用极限状态....................................................................................................................12-37
12.9.4—结构安全性.........................................................................................................12-37
12.9.4.1—一般规定..................................................................................................................12-37
12.9.4.2—由设计极限荷载产生的弯矩..............................................................................12-38
12.9.4.3—塑性弯矩抗力.........................................................................................................12-40
12.9.4.4—拱顶土覆盖层系数H C .........................................................................................12-41
12.9.4.5—基底反力.................................................................................................................12-41
12.9.4.6—混凝土减载板.........................................................................................................12-42
12.9.5—施工与安装........................................................................................................................12-44
12.10—钢筋混凝土管..............................................................................................................................12-44
12.10.1—一般规定..........................................................................................................................12-44
12.10.2 —荷载.................................................................................................................................12-44
12.10.2.1 —标准安装..............................................................................................................12-44
第十二章 埋置式结构和隧道衬砌
12‐IV
12.10.2.2 —管内流体重量..............................................................................................12-48
12.10.2.3—活载........................................................................................................................12-48
12.10.3—使用极限状态..................................................................................................................12-48
12.10.4—结构安全性 .....................................................................................................12-48
12.10.4.1—一般规定...............................................................................................................12-48
12.10.4.2—直接设计法............................................................................................................12-48
12.10.4.2.1—荷载与压力分布........................................................................................12-48
12.10.4.2.2 —管环受力分析...............................................................................12-49
12.10.4.2.3—加工及材料因素.........................................................................................12-49
12.10.4.2.4—强度极限状态下的抗弯力........................................................................12-49
12.10.4.2.4a—环形钢筋 ........................................................................................12-50
12.10.4.2.4b—最小钢筋 ........................................................................................12-50
12.10.4.2.4c—无箍筋的最小受弯钢筋 ................................................................12-51
12.10.4.2.4d—裂缝控制钢筋......................................................................12-52
12.10.4.2.4e—最小混凝土保护层..........................................................................12-53
12.10.4.2.5 —无箍筋时的抗剪力....................................................................................12-54
12.10.4.2.6—有径向箍筋的抗剪力.................................................................................12-55
12.10.4.2.7—箍筋锚固....................................................................................................12-56
12.10.4.2.7a—径向拉伸箍筋锚固..........................................................................12-56
12.10.4.2.7b—剪力箍筋锚固...................................................................................12-56
12.10.4.2.7c—嵌入箍筋..........................................................................................12-56
12.10.4.3—间接设计法...........................................................................................................12-56
12.10.4.3.1—支撑抗力....................................................................................................12-56
12.10.4.3.2—管基系数.....................................................................................................12-57
12.10.4.3.2a—圆管土荷载管基系数...........................................……………12-57
12.10.4.3.2b—拱形和椭圆形管的土荷载管基系数...............................................12-57
12.10.4.3.2c—活载管基因数...........................................................................…12-58
12.10.4.4—扇形钢筋网设计................................................................................................12-59
12.10.4.4.1—最小钢筋笼................................................................................................12-59
12.10.4.4.2—焊接金属网设计长度...........................................................................12-59
12.10.4.4.3—完全焊接金属网的组成钢筋网的发展设计............................................12-59
12.10.4.4.4—变形钢筋、变形钢丝、变形钢丝网组成的扇形钢筋网的设计..............12-59
12.10.5—施工与安装......................................................................................................................12-59
12.11—钢筋混凝土现浇和预制箱涵及钢筋混凝土现浇拱..................................................................12-59
12.11.1—一般规定...........................................................................................................................12-59
12.11.2—荷载和活载分布...............................................................................................................12-60
12.11.2.1—一般规定.............................................................................................................12-60
12.11.2.2—按土与结构相互作用修正土荷载.......................................................................12-60
12.11.2.2.1—路堤和槽壁条件..........................................................………………12-60
12.11.2.2.2—其他设施...................................................................................................12-62
12.11.2.3—集中荷载在箱涵底板上的分布...................................................................12-62
12.11.2.4—集中荷载在斜箱涵中的分布......................................................................12-63
12.11.3—使用极限状态.................................................................................................................12-63
12.11.4—结构安全性.....................................................................................................12-63
AASHTO LRFD 桥梁设计规范（2010）
12‐V
12.11.4.1—一般规定.....................................................................................................12-63
12.11.4.2—箱涵的设计弯矩..........................................................................................12-63
12.11.4.3—最少配筋...............................................................................................................12-64
12.11.4.3.1—现浇结构....................................................................................................12-64
12.11.4.3.2—预制箱形结构............................................................................................12-64
12.11.4.4—预制箱形结构的最小保护层...............................................................................12-64
12.11.5—施工及安装......................................................................................................................12-64
12.12—热塑管........................................................................................................................................12-64
12.12.1—一般规定.........................................................................................................................12-64
12.12.2—使用极限状态..............................................................................................12-64
12.12.3—结构安全性.......................................................................................................12-65
12.12.3.1—一般规定..............................................................................................................12-65
12.12.3.2—截面特性............................................................................................................12-65
12.12.3.3—化学和力学要求...................................................................................................12-65
12.12.3.4—推力.....................................................................................................................12-66
12.12.3.5—壁抗力.................................................................................................……12-68
12.12.3.5.1—一般规定...................................................................................................12-68
12.12.3.5.2—压屈..........................................................................................................12-68
12.12.3.5.3—壁管的局部屈曲抗力................................................................................12-69
12.12.3.5.3a—一般规定..........................................................................................12-69
12.12.3.5.3b—理想的管壁断面..............................................................................12-69
12.12.3.5.3c—长细比和有效宽度..........................................................................12-70
12.12.3.5.4—组合应变.....................................................................................................12-71
12.12.3.5.4a—一般规定.........................................................................................12-71
12.12.3.5.4b—弯曲应变..........................................................................................12-72
12.12.3.6—装卸和安装要求...................................................................................................12-73
12.13—钢隧道衬砌板.............................................................................................................................12-73
12.13.1—一般规定..........................................................................................................................12-73
12.13.2—荷载...................................................................................................................................12-73
12.13.2.1—土荷载..................................................................................................................12-73
12.13.2.2—活载.....................................................................................................................12-74
12.13.2.3—灌浆压力................................................................................................................12-74
12.13.3—结构安全性.......................................................................................................12-74
12.13.3.1—截面特性...............................................................................................................12-74
12.13.3.2—壁面积....................................................................................................................12-74
12.13.3.3—压屈........................................................................................................................12-74
12.13.3.4—接缝强度..............................................................................................................12-74
12.13.3.5—施工刚度............................................................................................................12-75
12.14—预制钢筋混凝土三边结构..........................................................................................................12-76
12.14.1—一般规则......................................................................................................................12-76
12.14.2—材料..................................................................................................................................12-76
12.14.2.1—混凝土..................................................................................................................12-76
12.14.2.2—钢筋.......................................................................................................................12-76
12.14.3—钢筋的混凝土保护层......................................................................................................12-76
第十二章 埋置式结构和隧道衬砌
12‐VI
12.14.4—几何特性...........................................................................................................................12-77
12.14.5—设计...................................................................................................................................12-77
12.14.5.1—一般规定................................................................................................................12-77
12.14.5.2—在顶板和两侧集中荷载效应分布 ......................................................................12-77
12.14.5.3—在斜涵洞的集中荷载分布...................................................................................12-77
12.14.5.4—在涵洞阶段间横向接缝中的剪力传递...........................................................12-77
12.14.5.5—跨度......................................................................................................................12-78
12.14.5.6—抗力系数..............................................................................................................12-78
12.14.5.7—裂缝控制...............................................................................................................12-78
12.14.5.8—最小配筋.............................................................................................................12-78
12.14.5.9—在使用极限状态挠度控制.................................................................................12-78
12.14.5.10—基础设计.............................................................................................................12-78
12.14.5.11—结构回填............................................................................................................12-78
12.14.5.12—冲刷防护和航道补偿..........................................................................................12-78
12.15—参考文献.....................................................................................................................................12-79
附录A12-板、管和管拱特性 ..........................................…………………………………………12-81