大力發(fā)展異形鋼筋混凝土涵管綠色混凝土制品--橢圓涵管、卵形涵管介紹

1、2011年第6期6月混凝土與水泥制品CHINAC0NCRETECEMENTPR0DU『CTS2011N06June大力發(fā)展異形鋼筋混凝土涵管綠色混凝土制品——橢圓涵管、卵形涵管介紹曹生龍，高俊永(1北京市市政工程研究院，100037；2天津澤寶水泥制品有限公司)摘要：近年來(lái)，在管道工程中應(yīng)用的預(yù)制混凝土制品除了圓形管道制品外，異形鋼筋混凝土涵管迅速發(fā)展。本文重點(diǎn)介紹了橢圓涵管和卵形涵管的外形設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：橢圓涵管；卵形涵管；外形設(shè)計(jì)Ab

2、stract：Recently，besidescircularpipeproductsofprecastingconcreteproducts，thespcial—shapedreinforcedconcreteculvertpipesarerapidlydevelopedinthepipeengineeringTheshapedesignofellipticandovalculvertpipesismainlyintroducedin

3、thispaperKeywords：Ellipticculvertpipes；Ovalculvertpipes；Shapedesign中圖分類號(hào)：TU525文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10004637(2011)0623070前言現(xiàn)代城市中管道工程優(yōu)劣能體現(xiàn)人類生活的質(zhì)量。當(dāng)前為了提高城市的功能、美化城市的景觀，大量為人類服務(wù)的各種設(shè)施多修成管道，埋設(shè)于地下，用于管道工程的混凝土制品得到極大的豐富和提高，加速加大了管道混凝土制品的發(fā)展，不斷

4、改進(jìn)和增加了管道混凝土制品的質(zhì)量和品種。因而，在管道工程中應(yīng)用的預(yù)制混凝土制品除了圓形管道制品外，異形鋼筋混凝土涵管迅速發(fā)展成了管道工程中重要的管材。異形鋼筋混凝土涵管主要包括：箱涵、半圓(單心圓)拱涵、三圓(三心圓)拱涵、四圓(四心圓)拱涵、帶底座圓管、雙底座圓管、卵形涵管、橢圓涵管、V形涵管、槽涵等，見(jiàn)圖1。(b)(d)(e)(f)(g)(h)(i)圖1幾種異形涵管斷面形狀圖(a)箱涵；(b)單圓拱涵；(c)三圓拱涵；(d)四圓拱涵

5、；(e)帶底座圓管；(f)雙底座圓管；(g)卵形涵管；(h)橢圓涵管；(i)V形涵管異形鋼筋混凝土涵管主要優(yōu)點(diǎn)是：①可以根據(jù)工程的地理環(huán)境等各項(xiàng)條件，合理地調(diào)整涵管的寬度和高度，滿足輸送介質(zhì)的流量要求和合理地占用地下空問(wèn)；②可按照工程需要設(shè)計(jì)成理想的斷面形狀，優(yōu)化使用功能；③可以通過(guò)合理的斷面形狀設(shè)計(jì)提高承載能力，減少材料用量。一23—學(xué)兔兔www.xuetutu.com曹生龍，高俊永大力發(fā)展異形鋼筋混凝土涵管低預(yù)制鋼筋混凝土涵管工廠化

6、生產(chǎn)的整體成本，提高鋼筋混凝土涵管性能，克服預(yù)制鋼筋混凝土涵管的缺陷，更大發(fā)揮預(yù)制鋼筋混凝土涵管的優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展異形鋼筋混凝土涵管的生產(chǎn)。隨著我國(guó)芯模振動(dòng)工藝的廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)制作的高效性，為主要采用立式振動(dòng)工藝或芯模振動(dòng)工藝生產(chǎn)的異形鋼筋混凝土涵管提供了發(fā)展的條件。隨著高度工業(yè)化經(jīng)濟(jì)的出現(xiàn)，物質(zhì)資源的過(guò)渡消耗成為社會(huì)發(fā)展的公害，降低消耗、低碳環(huán)保成為對(duì)水泥制品的要求，應(yīng)用異形鋼筋混凝土涵管成為必然的需要。本文介紹兩種能有效減少鋼筋用量的

7、異形鋼筋混凝土涵管——橢圓涵管、卵形涵管。1橢圓涵管、卵形涵管歐美國(guó)家在城市排水管道中小管徑系統(tǒng)中，常用鋼筋混凝土橢圓形涵管(簡(jiǎn)稱為橢圓涵管)和鋼筋混凝土卵形涵管(簡(jiǎn)稱為卵形涵管)，此兩種管子均具有內(nèi)孑L非正圓形、高度大于寬度、下部圓弧直徑小等特點(diǎn)。橢圓、卵形涵管管型的優(yōu)點(diǎn)較為突出：①在同樣過(guò)水面積條件下，頂弧直徑小，因而結(jié)構(gòu)內(nèi)力減小，配筋也可減少，材料用量降低，成本降低；②橫向尺寸減小，在地下管線密布，水平布置有困難的場(chǎng)合使用，有其特

8、殊優(yōu)點(diǎn)(如在寬度較窄居民小區(qū)道路下)；⑧底部斷面小，流水速度增大，對(duì)積聚于管道底部的渣物有自清作用；④帶有混凝土底座，有提高承載力作用；⑤適宜應(yīng)用橢圓配筋，更能減少鋼筋用量；⑥平基礎(chǔ)施工方便、密實(shí)度易保證，可加快工程進(jìn)度，降低工程費(fèi)用。表1為橢圓、卵形涵管與圓管的技術(shù)參數(shù)對(duì)比(以相當(dāng)01400mm圓管為例)。從表1各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)對(duì)比可知，橢圓涵管、卵形涵管的單位管長(zhǎng)的重量略有加大，但配筋有很大減少，圓形管子的配筋增加一倍。表1橢圓、卵形涵

9、管與圓管的技術(shù)參數(shù)對(duì)比(以相當(dāng)01400mm圓管為例)注：①表中理論計(jì)算配筋，以開(kāi)槽施工、90。土弧基礎(chǔ)、覆土深度4m工況計(jì)算；②主要設(shè)計(jì)參數(shù)：混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30；鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度360N／mm；土容重18kN／m。橢圓涵管和卵形涵管配筋能減少的原理是：①頂圓跨度(直徑)小，豎向荷載減小；②頂、底的壁厚大于圓管的壁厚，加大了最大內(nèi)力作用區(qū)的受力高度，配筋可減少；⑧豎向高度加大，側(cè)壁作用對(duì)頂、底的反作用加大，減小頂、底的內(nèi)力，可減少配筋量；

10、④帶底座涵管，可采用單層橢圓配筋，取消了圓管中的一層構(gòu)造筋；⑤管座對(duì)管體的增強(qiáng)作用，可減少配筋。2橢圓涵管輪廓線設(shè)計(jì)異形涵管的斷面設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)各部尺寸，因此在文中介紹異形鋼筋混凝土涵管的尺寸計(jì)算方法。橢圓涵管斷面尺寸設(shè)計(jì)方法：根據(jù)過(guò)水面積需要及地下空間布局使用要求確定涵管的內(nèi)高和內(nèi)寬，再依據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定頂圓弧、側(cè)圓弧、底圓弧半徑及涵管壁厚。經(jīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算驗(yàn)算、并以作圖或計(jì)算驗(yàn)算斷面面積，經(jīng)調(diào)整后確定橢圓涵管的內(nèi)輪廓線、外輪廓線和軸

11、線。算例1：按雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位提供的數(shù)據(jù)，要求設(shè)計(jì)過(guò)水?dāng)嗝嫦喈?dāng)直徑O1400mm圓管面積的橢圓涵管，見(jiàn)圖5。設(shè)定橢圓涵管的接口為柔性企口式、內(nèi)高1800mm、內(nèi)寬1200mm，計(jì)算橢圓涵管各部尺寸并畫(huà)出橢圓涵管圖。依據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定斷面內(nèi)輪廓線：頂面厚度d=165mm、側(cè)面厚度d2=145mm、底面厚度dt=165mm。(1)內(nèi)輪廓線計(jì)算a頂圓半弧夾角a=90。aretan[(b／2)／(h／2)]一25—學(xué)兔兔www.xuetutu