115m盖板涵结构计算书.docx
《115m盖板涵结构计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《115m盖板涵结构计算书.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
115m盖板涵结构计算书
1.5米净跨径盖板涵结构计算
1盖板计算
1.1设计资料
汽车荷载等级：
公路-Ⅱ级；环境类别：
Ⅱ类环境；
净跨径：
L0=1.5m；单侧搁置长度：
0.20m；计算跨径：
L=1.7m；填土高：
H=0.8m；
盖板板端厚d1=20cm；盖板板中厚d2=20cm；盖板宽b=0.50m；保护层厚度c=3cm；
混凝土强度等级为B350；轴心抗压强度fcd=13.8Mpa；轴心抗拉强度ftd=1.39Mpa；
主拉钢筋等级为HRB335；抗拉强度设计值fsd=280Mpa；
主筋直径为18mm，外径为18mm，共5根，选用钢筋总面积As=3.14x0.0092x5=0.001272m2
盖板容重γ1=0.2x0.5x1.9x2.62x9.8=4.88kN/m3；土容重γ2=3.60kN/m3
根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中7.0.6关于涵洞结构的计算假定：
盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力
1.2外力计算
1）永久作用
（1）竖向土压力
q=γ2·H·b=3.6×0.8×0.50=1.44kN/m
（2）盖板自重
g=γ1·（d1+d2）·b/2/100=4.88×（20+20）×0.5/2/100=0.5kN/m
2）由车辆荷载引起的垂直压力（可变作用）
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中4.3.4的规定：
计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下做30°角分布。
当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中4.3.1关于车辆荷载的规定：
车辆荷载顺板跨长
La=1.6+2·H·tan30=1.6+2×0.8×0.577=2.52m
车辆荷载垂直板跨长
Lb=5.5+2·H·tan30=5.5+2×0.8×0.577=6.42m
车轮重
P=588kN
车轮重压强L
p=P/La/Lb=560/2.52/6.42=36.34kN/m2
1.3内力计算及荷载组合
1）由永久作用引起的内力
跨中弯矩
M1=（q+g）·L2/8=（1.44+0.5）×1.72/8=0.70kNm
边墙内侧边缘处剪力
V1=（q+g）·L0/2=（1.44+0.5）×1.5/2=1.46kN
2）由车辆荷载引起的内力
跨中弯矩
M2=p·La·（L-La/2）·b/4=36.34×2.52×（1.7-2.52/2）×0.50/4=5.04kNm
边墙内侧边缘处剪力
V2=p·La·b·（L0-La/2）/L0）=36.34×2.52×0.50×（1.5-2.52/2）/1.5=7.33kN
3）作用效应组合
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中4.1.6关于作用效应组合的规定：
跨中弯矩
γ0Md=0.9（1.2M1+1.4M2）
=0.9×（1.2×0.7+1.4×5.04）=7.11kNm
边墙内侧边缘处剪力
γ0Vd=0.9（1.2V1+1.4V2）
=0.9×（1.2×1.46+1.4×7.33）=10.81kN
1.4持久状况承载能力极限状态计算
截面有效高度h0=d1-c-2.2/2=20-3-1.100=0.159m
1）砼受压区高度
x=fsd·As/fcd/b=280×0.001272/13.8/0.50=0.052m
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:
HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。
x≤ξb·h0=0.56×0.159=0.089m
砼受压区高度满足规范要求
2）最小配筋率
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:
P=100·As/b/h0=1.6，不小于45ftd/fsd=0.22,同时不小于0.2
主筋配筋率满足规范要求
3）正截面抗弯承载力验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:
fcd·b·x（h0-x/2）=13.8×1000×0.50×0.052（0.159-0.052/2）
=47.72kNm≥γ0Md=7.11kNm
正截面抗弯承载力满足规范要求
4）斜截面抗剪承载力验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中5.2.9关于抗剪截面验算的规定:
0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×500×159
=222.074kN≥γ0Vd=10.81kN
抗剪截面满足规范要求。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中5.2.10关于受弯构件斜截面抗剪承载力验算的规定:
对于板式受弯构件，公式可乘以1.25提高系数
1.25×0.5×10-3·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.50×1000×0.159×1000
=69.07kN≥γ0Vd=10.81kN
可不进行斜截面抗剪承载力的验算，只需按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中9.3.13构造要求配置箍筋
箍筋间距为20cm，满足规范要求。
1.5裂缝宽度计算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中6.4关于裂缝宽度验算的规定:
环境类别为Ⅱ类环境，对于钢筋混凝土构件，最大裂缝宽度不应超过0.20mm
作用短期效应组合
Ms=1.0M1+0.7M2
=1.0×0.7+0.7×5.04=4.23kNm
作用长期效应组合
Mi=1.0M1+0.4M2
=1.0×0.7+0.4×5.04=2.72kNm
受拉钢筋的应力
σss=Ms/0.87/As/h0=4.23/0.87/0.001272/0.159=24.04Mpa
作用长期效应影响系数
C2=1+0.5Mi/Ms=1+0.5×2.72/4.23=1.32
裂缝宽度
Wfk=C1·C2·C3·σss·（20+d）/Es/（0.28+10·ρ）
=1×1.32×1.15×24.04×（20+13）/2.00×105/（0.28+10×0.016）
=0.025mm≤0.20mm
裂缝宽度满足规范要求
2.台身及基础计算
2.1设计资料
基础为整体式，基础襟边C1=0.05m，台身宽C2=0.40m，基础宽C3=2.40m
背墙宽C4=0.20m，搭接宽度C5=0.20m，基础高度为0.20m
涵洞净高H0=1.50m，计算高度H1=1.60m，基础顶深H2=2.50m
台身容重=21.5kN/m3，基础容重为21.5kN/m3，
台身轴心抗压强度fcd=4.23Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.45Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.08Mpa
地基承载力容许值为250kPa，回填土的内摩擦角为30°
将台身简化为上端铰支、下端固结模型，取台宽b=0.49m进行计算
2.2台身验算
1）水平力
车辆荷载等代土层厚
破坏棱体长度l0=（H1+d1/2+H）*tan（45°-30°/2）=1.50m
计算长度B=14m
板总自重∑G=21.5KN/m3×5.32m3=114.38KN
=114.38/14/1.5/3.6=1.51m
土的侧压力系数
=tan2（45°-30°/2）=0.3333
q1=（H+h+d1/2）·b·λ·γ
=（1.7+1.51+0.10）×0.49×0.3333×3.6=1.94kN/m
q2=（H+h+H0+d1/2）·b·λ·γ
=（0.8+1.51+1.5+0.10）×0.49×0.3333×3.6=2.30kN/m
A端处弯矩
=-0.12kNm
A端处剪力
=2.31kN
最大弯矩位置x0的计算
=0.212kN/m
=1.06m
最大弯矩计算
=1.08kNm
2）竖向力
当x0=1.06m时，台身y-y截面上的竖向力、偏心矩及弯矩
名 称
竖向力（kN）
偏心矩e（m）
弯 矩（kNm）
P1
90.28
-0.10
-9.03
P2
21.34
0.10
2.13
P3
0.62
0.10
0.06
P4
2.64
0.00
0.00
∑P
114.88
∑M=-6.84
3）截面验算
作用效应组合
γ0Md=0.9×（1.2×∑M+1.4×Mmax）=-6.03kNm
γ0Nd=0.9×1.2×∑P=124.07kN
γ0Vd=0.9×1.4×QA=2.92kN
偏心矩e
e=γ0Md/γ0Nd=-0.05m
（1）偏心受压承载力验算
现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.6、4.0.7计算偏心受压构件承载力影响系数
弯曲平面内的截面回旋半径
ix=0.289×b=0.2861
iy=0.289×C2=0.1156
构件长细比，其中长细比修正系数γβ取1.3，构件计算长度l0取0.7H1=1.12m
=3.60
=0.12
x方向和y方向偏心受压构件承载力影响系数，其中m取8.0，a取0.002
=0.9161
=1.0037
砌体偏心受压构件承载力影响系数
=0.9192
构件截面面积
A=C2*b=0.396m2
由《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=-0.071m，小于等于0.6×0.5×C2=0.24m，所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.5验算偏心受压承载力
=1539.73kN≥γ0Nd=124.07kN
偏心受压承载力满足要求
（2）正截面受弯承载力验算
构件受拉边缘的弹性抵抗矩
W=b·C22/6=0.0264
现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.12计算正截面受弯承载力
W·ftmd=11.88kNm≥γ0Md=-6.03kNm
正截面受弯承载力满足要求
（3）直接受剪承载力验算
现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.13计算直接受剪承载力，其中μf=0.7，Nk=225.56kN
=113.21kN≥γ0Vd=2.92kN
直接受剪承载力满足要求
2.3基底应力验算
基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下表，其中P9汽是由车辆荷载所产生的盖板支点反力，竖向力及弯矩进行作用短期效应组合
名 称
分项系数
竖向力（kN）
偏心矩e（m）
弯 矩（kNm）
P1
1.0
90.28
0.00
0.00
P2
1.0
21.34
0.00
0.00
P3
1.0
0.62
0.00
0.00
P5
1.0
2.64
0.00
0.00
P6
1.0
28.65
0.00
0.00
P7
1.0
18.91
0.00
0.00
P8
1.0
10.34
0.00
0.00
P9汽
0.7
13.22
0.00
0.00
∑P
186.00
∑M=0.00
基础底面面积
A=b·C3=1.176m2
=158.16kPa≤200kPa
基底应力满足要求
升级会员 