蓋板涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

1、 4.8米凈跨徑明蓋板涵整體計(jì)算一.蓋板計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 汽車(chē)荷載等級(jí)：公路-I級(jí)； 環(huán)境類(lèi)別：I類(lèi)環(huán)境； 凈跨徑：L0=4.8m； 單側(cè)擱置長(zhǎng)度：0.30m； 計(jì)算跨徑：L=5.1m； 蓋板板端厚d1=40cm；蓋板板中厚d2=40cm；蓋板寬b=6.60m；保護(hù)層厚度c=4cm； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30； 軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cd=13.8Mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)td=1.39Mpa； 主拉鋼筋等級(jí)為HRB335； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=280Mpa； 主筋直徑為25mm，外徑為27mm，共45根，選用鋼筋總面積As=0.m2 涵頂鋪裝厚H1=15cm； 涵頂表處厚H2=1cm； 蓋板容重1=2

2、5kN/m3； 涵頂鋪裝容重2=25kN/m3； 涵頂鋪裝容重3=1kN/m3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中7.0.6關(guān)于涵洞結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定：蓋板按兩端簡(jiǎn)支的板計(jì)算，可不考慮涵臺(tái)傳來(lái)的水平力2.外力計(jì)算1) 永久作用 (1) 涵頂鋪裝及涵頂表處自重 q=(2H1+3H2)b=(250.15+10.01)6.60=24.82kN/m (2) 蓋板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(40+40)6.60/2 /100=66.00kN/m2) 由車(chē)輛荷載引起的垂直壓力（可變作用） 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中4.3.1關(guān)于車(chē)輛荷載的規(guī)定

3、： 車(chē)輛荷載順板跨長(zhǎng) La=0.2m 車(chē)輪重 P=280kN 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中4.3.2關(guān)于汽車(chē)荷載沖擊力的規(guī)定： 汽車(chē)荷載的局部加載，沖擊系數(shù)采用1.3 車(chē)輪重壓強(qiáng) p=1.3P/La=1.3280/0.20=1820.00kN/m3.內(nèi)力計(jì)算及荷載組合1) 由永久作用引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M1=(q+g)L2/8=(24.82+66.00)5.12/8=295.27kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V1=(q+g)L0/2=(24.82+66.00)4.8/2=217.96kN2) 由車(chē)輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M2=pLa(L/2-0.7)=1820.0

4、00.20(5.10/2-0.7)=673.40kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V2=pLa(L0-La/2)/L0+pLa(L0-1.5)/L0 =1820.000.20(4.80-0.20/2)/4.80+1820.000.20(4.80-1.5)/4.80 =606.67kN3) 作用效應(yīng)組合 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中4.1.6關(guān)于作用效應(yīng)組合的規(guī)定： 跨中彎矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9(1.2295.27+1.4673.40)=1167.37kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.2217.

5、96+1.4606.67)=999.80kN4.持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 截面有效高度 h0=d1-c-2.7/2=40-4-1.350=34.7cm=0.347m1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsdAs/fcd/b=2800./13.8/6.60=0.068m 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.1關(guān)于相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的規(guī)定: HRB335鋼筋的相對(duì)界限受壓區(qū)高度b=0.56。 xbh0=0.560.347=0.194m 砼受壓區(qū)高度滿(mǎn)足規(guī)范要求2) 最小配筋率 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中9.1.

6、12關(guān)于受彎構(gòu)件最小配筋百分率的規(guī)定: P=100As/b/h0=0.97，不小于45ftd/fsd=0.22,同時(shí)不小于0.2 主筋配筋率滿(mǎn)足規(guī)范要求3) 正截面抗彎承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.2關(guān)于受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的規(guī)定: fcdbx(h0-x/2)=13.810006.600.068(0.347-0.068/2) =1933.19kNm0Md=1167.37kNm 正截面抗彎承載力滿(mǎn)足規(guī)范要求4) 斜截面抗剪承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.9關(guān)于抗剪

7、截面驗(yàn)算的規(guī)定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=0.5110-3300.56600346.5 =6388.19kN0Vd=999.80kN 抗剪截面滿(mǎn)足規(guī)范要求。 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.10關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力驗(yàn)算的規(guī)定: 對(duì)于板式受彎構(gòu)件，公式可乘以1.25提高系數(shù) 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.396.6010000.3471000 =1986.74kN0Vd=999.80kN 可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，只需按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-20

8、04)中9.3.13構(gòu)造要求配置箍筋5.裂縫寬度計(jì)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中6.4關(guān)于裂縫寬度驗(yàn)算的規(guī)定: 環(huán)境類(lèi)別為I類(lèi)環(huán)境，對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.20mm 作用短期效應(yīng)組合 Ms=1.0M1+0.7M2 =1.0295.27+0.7673.40=766.65kNm 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0295.27+0.4673.40=564.63kNm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=Ms/0.87/As/h0=766.65/0.87/0./0.347=115.12Mpa 作用長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù) C2=1+0

9、.5Ml/Ms=1+0.5564.63/766.65=1.37 裂縫寬度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.371.15115.12(30+25)/2.00105/(0.28+100.0097) =0.13mm0.20mm 裂縫寬度滿(mǎn)足規(guī)范要求二.臺(tái)身及基礎(chǔ)計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 基礎(chǔ)為分離式，基礎(chǔ)襟邊C1=0.35m，臺(tái)身寬C2=1.00m，基礎(chǔ)寬C3=2.40m 背墻寬C4=0.70m，搭接寬度C5=0.30m，基礎(chǔ)高度為0.40m，鋪底厚為1.00m 涵洞凈高H0=2.80m，計(jì)算高度H1=3.50m，基礎(chǔ)頂深H2=4.36m，基礎(chǔ)為2級(jí)擴(kuò)大基礎(chǔ) 臺(tái)身容重

10、為25kN/m3，基礎(chǔ)容重為25kN/m3，鋪底容重為18kN/m3 臺(tái)身軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cd=11.73Mpa，臺(tái)身彎曲抗拉強(qiáng)度f(wàn)tmd=1.04Mpa，臺(tái)身直接抗剪強(qiáng)度f(wàn)vd=2.09Mpa 地基承載力容許值為180kPa，回填土的內(nèi)摩擦角為30 將臺(tái)身簡(jiǎn)化為上下端鉸支模型，取臺(tái)寬b=6.60m進(jìn)行計(jì)算2.臺(tái)身驗(yàn)算1) 水平力 車(chē)輛荷載等代土層厚 破壞棱體長(zhǎng)度l0=(H1+d1/2+0.15+0.01)*tan(45-30/2)=2.23m 計(jì)算長(zhǎng)度B=5.50m =560/5.50/2.23/18=2.54m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(0.15+0

11、.01+h+d1/2)b18 =(0.15+0.01+2.54+0.20)6.600.333318=114.77kN/m q2=(0.15+0.01+h+H0+1.00/2+d1)b18 =(0.15+0.01+2.54+2.80+0.50+0.40)6.600.333318=253.37kN/m A端處剪力 =362.55kN 最大彎矩位置x0的計(jì)算 =39.60kN/m =1.64m 最大彎矩計(jì)算 =282.96kNm2) 豎向力 當(dāng)x0=1.64m時(shí)，臺(tái)身y-y截面上的豎向力、偏心矩及彎矩名稱(chēng)豎向力(kN)偏心矩e(m)彎矩(kNm)P1245.20-0.35-85.82P217.370

12、.152.61P346.200.156.93P4273.660.000.00P582.43M=-76.293) 截面驗(yàn)算 作用效應(yīng)組合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=274.14kNm 0Nd=0.91.2P=629.03kN 0Vd=0.91.4QA=456.81kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.436m (1) 偏心受壓承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.6、4.0.7計(jì)算偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) 彎曲平面內(nèi)的截面回旋半徑 ix=0.289b=1.9074 iy=0.289C2=0.2890 構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比，其中長(zhǎng)細(xì)比修正系數(shù)取

13、1.3，構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度l0取1.0H1=3.50m =4.4983 =0.6816 x方向和y方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)，其中m取8.0，a取0.002 =0.1932 =1.0032 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.1933 構(gòu)件截面面積 A=C2*b=6.6000m2 由公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.9中關(guān)于偏心矩e的規(guī)定，現(xiàn)偏心矩e=0.436m，大于0.60.5C2=0.30m，所以現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.10驗(yàn)算偏心受壓承載力 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=bC22/6=1.1000 =821.71k

14、N 0Nd=629.03kN 偏心受壓承載力滿(mǎn)足要求 (2) 正截面受彎承載力驗(yàn)算 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=bC22/6=1.1000 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.12計(jì)算正截面受彎承載力 Wftmd=1144.00kNm 0Md=274.14kNm 正截面受彎承載力滿(mǎn)足要求 (3) 直接受剪承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.13計(jì)算直接受剪承載力，其中f=0.7，Nk=853.27kN =14220.64kN 0Vd=456.81kN 直接受剪承載力滿(mǎn)足要求3.基底應(yīng)力驗(yàn)算 基礎(chǔ)底面上的豎向力、偏心矩及彎矩見(jiàn)下表，其中P9汽是由車(chē)輛荷載所產(chǎn)生的蓋板支點(diǎn)反力，豎向力及彎矩進(jìn)行作用短期效應(yīng)組合名稱(chēng)分項(xiàng)系數(shù)豎向力(kN)偏心矩e(m)彎矩(kNm)P11.0245.20-0.35-85.82P21.017.370.152.61P31.046.200.156.93P51.0627.000.000.00P6