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摘要：本文对在高填方情况下双孔拱涵与双孔箱涵两种工程方案在结构计算、内力情况、工程用量以及施工易难等方面进行了对比分析研究，研究表明：双孔拱涵与双孔箱涵在结构计算上存在一定的差异，在覆土较高且其它条件一致的情况下，双孔拱涵所受内力往往比双孔箱涵小，但是双孔箱涵相比于双孔拱涵在施工的易难程度上更具优势。
关键词：高填方；双孔拱涵；双孔箱涵
高填方涵洞常常出现在山区公路设计中，对于高填方涵洞，在设计时涵洞方案的选择显得尤为重要。此外，双孔涵洞与单孔涵洞相比，在很多方面存在差异，特使是双孔涵洞由于有中墙的存在，使得双孔涵洞的顶板和底板在中墙处会出现较大的弯矩，特别是对于高填方下，中墙处弯矩就更大。本文将结合相关工程经验，对高填方下双孔拱涵和双孔箱涵两种方案的优劣性进行对比，可以为今后相关工程实际提供一定的参考[1]。
1 结构计算对比
1.1 竖向土压力计算
对于高填方涵洞，在涵洞的结构设计中，竖向土压力的计算相当重要。而对于拱涵和箱涵，两种涵洞在竖向土压力计算中的差别主要体现在竖向土压力系数上，在其它条件相同的情况下，拱涵的竖向土压力系数取值相比于箱涵的竖向土压力系数稍大[2]。
1.2 覆土厚度计算
在涵洞设计过程中，由于路面设计标高以及涵底的设计标高已定，对于箱涵，涵洞的覆土厚度即为设计路面到箱涵顶部的高度；而对与拱涵，在保证和箱涵相同净高的情况下，由于拱涵存在拱圈，能够在一定程度上降低了涵顶的覆土高度。所以对比高填方情况下拱涵和箱涵两种方案，在无特殊情况下，选择拱涵有利于减小涵顶覆土厚度，对于结构受力更有利。
2 内力对比
2.1 箱涵顶板与拱涵拱圈内力对比
对于双孔箱涵，由于顶板主要是以受弯为主，在涵顶有高填方的情况下，双孔箱涵顶板在中墙处往往出现相当大的负弯矩，而中墙处的负弯矩也通常控制顶板的设计，这就使得在设计过程中，顶板要采用较大的截面高度或者配置较多的受力钢筋才能满足设计要求。
与双孔箱涵不同，对于双孔拱涵，于拱涵的拱圈主要以受压为主，在弯矩方面，拱圈的最大弯矩比箱涵顶板最大弯矩有较大程度的减小。故在相同条件下，与双孔箱涵相比，双孔拱涵的拱圈可以采用更小的截面高度，在受力钢筋配置上也可以有一定程度的降低。
2.2 侧墙及中墙内力对比
与明涵及低填方暗涵不同，而对于高填方涵洞来说，涵顶的主要荷载是涵顶覆土，车辆荷载几乎没有[3]，对双孔涵洞来说，中墙和侧墙的主要作用是把涵顶上的荷载传递至涵洞底板，一般情况下，侧墙主要是压弯构件，而中墙则主要受压。对比双孔拱涵与双孔箱涵，在路面设计高以及涵底高已定的情况下，由于双孔拱涵的覆土高度更低，其侧墙和中墙在内力方面往往较双孔箱涵小，但是差异并不大。
2.2 底板内力的对比
无论是双孔箱涵还是双孔拱涵，其所承受的覆土荷载很大一部分是通过涵洞的中墙传递至底板，这就导致双孔涵洞底板在中墙处的弯矩相比于其他位置更大，与顶板一样，双孔涵洞底板中墙处的弯矩往往是控制底板的设计。
由于双孔拱涵有效减少了涵顶的覆土，故与双孔箱涵相比，底板的设计可以采用更小的截面以及配置较少的受力筋。
3.3 对地基承载力的要求
与单孔涵洞底板最大反力出现在侧墙下不同，尽管双孔涵洞在侧墙下也有较大的反力，但是最大反力往往出现在中墙下。
此外，由上述分析可知，相同条件下选择拱涵方案可以在一定程度上降低涵顶覆土的厚度，可见，双孔拱涵的最大反力相比于双孔箱涵要小，这就使得两种涵洞方案对地基承载力要求不一样，双孔箱涵对地基的承载力往往要求更高[4]。
3 工程用量对比
3.1 混凝土用量的对比
在保证相同净跨径的情况下，由于双孔拱涵的拱圈相比于双孔箱涵的顶板长度更长，若两种涵洞采用相同截面高度的情况下，拱涵拱圈的混凝土用量要更大。但是由上述对箱涵顶板及拱涵拱圈的内力分析可知，箱涵底板以受弯为主，为了抵抗中墙处所出现的负弯矩，顶板的截面高度往往要更大，特别是在高填方情况下，箱涵顶板的截面高度要相当大才能满足受力要求。而对于拱涵的拱圈，则主要是以受压为主，尽管也承受一定的弯矩，但是却相对较小，其截面也可以采用较小的截面高度进行设计。
综上分析，在相同情况下，拱涵拱圈比箱涵顶板更长，使得混凝土用量相对较多。但是，由于拱圈自身受力特点的原因，采用较小的截面高度就可以满足较高覆土作用下的受力要求，这就在一定程度上降低了混凝土的用量。总的来说，双孔拱涵的拱圈与双孔箱涵的顶板在混凝土用量上要结合工程实际进行具体对比，特别是要考虑填土高度对顶板及拱圈内力的影响。
而对于侧墙和中墙，双孔拱涵和双孔箱涵对比，一般情况下，在内力方面差异并不是特别大，采用相同的截面都可以满足受力的要求，若两种方案保证相同净高情况下，对于中墙和侧墙，双孔拱涵与双孔箱涵在混凝土用量上没有太大差异。
此外，在底板混凝土用量上，由上述对底板的内力分析可知，双孔拱涵的底板在中墙出的弯矩往往比拱涵要大，在其它情况一致的条件下，拱涵底板与箱涵底板相比，可以在一定程度上降低底板的截面高度，即拱涵在底板上可以采用更少的混凝土方量。
3.2 钢筋用量的对比
与前面所述一样，拱圈的主筋在长度上要比箱涵顶板的主筋长，但是，与双孔拱涵相比，在高填方情况下，箱涵顶板除了增加截面高度外，还往往需要配置数量更多，钢筋型号更高的钢筋才能满足受力要求，这就使得双孔箱涵的钢筋用量更多，具体用量的对比同样要结合工程实际，并不能一概而论[5]。
而对于中墙和侧墙，由于双孔拱涵与双孔箱涵在受力上并没有太大的差异，可采用相同数量及型号的钢筋就可以满足受力的需求，对比两种方案，在中墙和侧墙上钢筋的用量并无太大差距。
此外，对于底板来说，若双孔拱涵与双孔箱涵采用相同的截面高度，由内力的对比分析可知，箱涵底板则需要配置更多数量或者配置更高型号的钢筋，可见，双孔箱涵底板在钢筋的用量上通常会比双孔拱涵要多。
4 施工易难程度的对比
由于双孔箱涵较为规则，在实际施工过程中，无论是在钢筋骨架的焊接上还是在模板的制作上，双孔箱涵都要相对容易。而双孔拱涵在外形上较为复杂，在实际施工时比双孔箱涵难度更高。可见，在设计过程中，采用何种方案，也应结合施工易难进行综合考虑。
结语：
在公路设计中，高填方涵洞有时不可避免，在选择涵洞方案时候，需要我们结合工程实际，分析不同涵洞方案的在各个方面的差异，进而选择最合适的工程方案，避免出现不合理的设计。本文主要针对了高填方作用下双孔拱桥与双孔箱涵两种工程方案的对比，可以为相关领域从业人员提供一定的参考。
参考文献：
[1]赵队家，张军，马强.高填方涵洞工程特性[M].北京：科学出版社，2014.
[2]JTG/T 3365-02-2020.公路涵洞设计规范[S].2020.
[3]JTG D60-2015.公路桥涵设计通用规范[S].2015.
[4]JTG 3363-2019.公路桥涵地基与基础设计规范[S].2019.