涵管土压力

土体作用于涵管周围的压力。涵管的埋设方式主要有沟埋式、上埋式（或填埋式）与隧洞式3种（见图）。周围土体作用于涵管的土压力包括铅直土压力与水平土压力（侧压力），是涵管结构设计的主要荷载。涵管土压力的大小和分布规律与周围土体的沉降变形、管身和其下地基的变形有关，是三者相互影响的结果。

涵管及其受力分析图

（a）沟埋式；（b）上埋式；（c）隧洞式

沟埋式

在原有土层开挖一基本垂直的窄沟，在沟底埋设管道，然后再回填土料到预定高程，见图（a）。因管顶以上填土的沉降大于沟壁原状土的沉降量，填土受到沟壁向上的摩擦力作用，使填土作用于管顶平面沿管线单位长度上的铅直土压力（G₁）小于填土重量（γHB，γ为填土容重，H、B分别为管顶以上填土深度和沟宽）。根据填土的静力平衡条件可导出

若涵管两侧填土的干容重等于或近于沟壁土的干容重，则

式（1）、式（2）中，K_v为沟埋式涵管铅直土压力系数，与填土的黏聚力（c）、内摩擦角（φ）以及侧压力系数（K）和H/B有关；D为涵管外径。

上埋式

安装在天然或已填成的土层表面，然后再在两侧和顶部填土，见图（b）。因涵管本身的压缩变形（δ_p）小于两侧与D等厚填土层的压缩变形（δ_m），致使管顶平面正上方的填土受其两侧填土向下摩擦力的作用，结果是作用于管顶平面的铅直土压力（G₂）大于γHB。同样根据涵管上方填土的静力平衡条件可导出

式中，K_c为上埋式涵管铅直土压力系数。

隧洞式

在土层中用顶管法或盾构法施工的涵管。隧洞开挖时，洞顶土松动并因土的成拱作用形成卸力拱，见图（c）。卸力拱的曲线方程为

式中，f_k为普氏坚固系数，对于一般土体，f_k＜2.0；L为卸力拱底宽，L＝D［1+cot（45°+φ/2）］；其他符号含义见图（c）。作用在管顶的平面铅直土压力强度为

上述3种涵管的水平土压力（或称填土侧压力），一般近似地按静止土压力或朗肯主动土压力计算。

沟埋式涵管的沟壁在填土初期形成的摩擦力有一个松弛过程，随摩擦力减小，作用在管顶平面的铅直土压力会有所增加。上埋式涵管如部分沟埋，即减小突出比（α₀），或者在管顶铺设一定厚度的高压缩性轻质的填料，例如泡沫塑料块，使管顶以上填土的沉降大于两侧填土的沉降，这些措施均能减小上埋式涵管的铅直土压力。