地下淺埋通道設計匯總

-.z.一、設計題目（1）設計任務1、將*淺埋地下通道結構進行結構設計2、確定結構構件的截面尺寸。3、確定結構的計算簡圖。4、各構件的荷載、內(nèi)力及配筋計算。5、手繪和計算機繪制結構配筋圖。（2）基本資料*淺埋地下通道結構尺寸示意下所示。1、埋置深度：11.8m。2、地下水位：自然地面以下7m。3、土層①：粉質(zhì)粘土，重度、內(nèi)摩擦角、粘聚力分別為r1=18kN/m，c=10kN/m，φ=15°。土層②：粘土，重度=17kN/m，c=25kN/m，φ=15°土層3：粘土，重度=17.5kN/m，c=27kN/m，，φ=17°4、土層厚度以埋置深度為界。5、地面超載：12.64kN/m。6、水土壓力分項系數(shù)：1.2。7、地面超載荷載分項系數(shù)：1.2。8、混凝土強度等級為C30；重度為25kN/m；彈性模量為1.410MPa；泊松比為0.167。9、鋼筋等級為HPB335。10、地基變形模量為50MPa；泊松比為0.3。（3）計算假定1、結構剛度遠大于地基土的剛度。2、不考慮結構側向位移。3、計算時忽略加腋的影響。4、考慮荷載最不利組合。（4）參考規(guī)*1、《混凝土結構設計規(guī)*》——GB50010-20102、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》——JTGD62-20043、《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)*》——JTGD63-20074、《公路橋涵設計通用規(guī)*》——JTGD60-20045、《建筑結構制圖標準》——GBT50105—2001二、荷載計算.（1）頂板荷載計算1、覆土壓力：2、水壓力：頂板自重：底面超載：綜上所述，板底荷載計算（3）地基反力計算地下通道結構剛度遠大于地基土的剛度，故假定地基反力為直線分布。(4)側墻荷載計算根據(jù)朗肯主動土壓力計算方法，計算土中側向土壓力。并且用土水分算法，計算側向水壓力。1、側向土壓力主動土壓力其中??ka為主動土壓力系數(shù)土的側向壓力頂板處土的側向壓力底板處土的側向壓力側向水壓力頂板處水壓力底板處水壓力綜上所述,頂板側壓力為：底板側壓力為三、內(nèi)力計算（1）彎矩分配法計算內(nèi)力1、計算簡圖地下通道縱向較長，橫向較短，結構所受荷載沿縱向的大小近于不變，故在不考慮結構縱向不均勻變形的情況下，將此結構按照平面應變問題處理。沿縱向取單位長度（1m）的截條，當做閉合框架計算，忽略加腋的影響。忽略中隔墻面積稍小于其他墻體，將桿件簡化為等截面桿。同時，由于中隔墻剛度相對較小，側向力并不十分大，認為中隔墻與上下板的連接方式為鉸接，即只能承受軸力的二力桿。計算跨度取中軸線中心至中心距離。得，側墻計算跨度4.13m，頂板與地板計算跨度為3.875m。在彎矩分配時，不考慮線位移的影響，所以除中隔墻之外所有構件EA認為無窮大，。對中隔墻,EI認為是0，EA=1.4×1010×0.55×1=7700000kN。由荷載計算可見，頂板荷載和地基反力并不平衡，但由于側壁摩阻力存在，使其保持平衡。所以在側壁下設置活動絞支座。運用結構力學求解器，其代碼如下；結點,1,-3.875,0結點,2,0,0結點,3,3.875,0結點,4,-3.875,4.13結點,5,0,4.13結點,6,3.875,4.13單元,1,2,1,1,1,1,1,1單元,2,3,1,1,1,1,1,1單元,1,4,1,1,1,1,1,1單元,4,5,1,1,1,1,1,1單元,5,6,1,1,1,1,1,1單元,6,3,1,1,1,1,1,1單元,2,5,1,1,0,1,1,0結點支承,1,1,0,0結點支承,3,3,0,0,0結點支承,2,1,0,0單元荷載,4,3,278.9,0,1,90單元荷載,5,3,278.9,0,1,90單元荷載,1,-3,315,0,1,90單元荷載,2,-3,315,0,1,90單元荷載,6,5,104.2,167.2,0,1,90單元荷載,3,5,167.2,104.2,0,1,90單元材料性質(zhì),7,7,7700000,1,0,0,-1單元材料性質(zhì),1,6,-1,194104,0,0,-1其計算簡圖如下；內(nèi)力計算彎矩圖剪力圖軸力圖設計彎矩、剪力、軸力，考慮到安全因素，在基數(shù)按設計彎矩、剪力、軸力，以及之后的配筋過程中，均按照彎矩分配法算得內(nèi)力進行計算。易知，最大彎矩均出現(xiàn)在中軸線處。然而，底板與頂板與側墻與中隔墻現(xiàn)澆在一起。截面剛度相對較大，危險截面一般出現(xiàn)在支座邊緣。所以，要計算設計彎矩、剪力和軸力。頂板與側墻交點5頂板與中隔墻交點；底板與側墻交點；底板與中隔墻交點；抗浮驗算取1m寬板帶，進行驗算。所以；在安全*圍內(nèi)。配筋計算材料參數(shù)根據(jù)《公路鋼筋混凝土橋涵設計規(guī)*》——JTGD62-2004中規(guī)定；C30等級混凝土抗壓強度設計值；fcd=13.8N/mm2C30等級混凝土抗拉強度設計值；ftd=1.39N/mm2HPB335等級鋼筋強度設計值；fyd=280N/mm2除中隔墻外均按照壓彎構件進行配筋，中隔墻按照受壓構件進行配筋。采用對稱配筋的形式，示意圖如下；（2）跨中正截面配筋計算（除中隔墻外）1、截面尺寸構件AB與CD長度為l=3.875m，構件AD長度為l=4.13m。截面高度h=550mm。截面寬度b=1000mm，考慮到結構為地下建筑物，鋼筋保護層厚度一般至少要增大10mm,取保護層厚度ｃ＝40mm，取as＝55mm。2、確定小偏心還是大偏心對于C30等級混凝土，HPB335等級鋼筋，界限相對受壓區(qū)高度在內(nèi)力計算中得到的軸力都遠小于控制內(nèi)力，構件認為是大偏心構件。選出下列情況；配筋計算（采用對稱配筋）給據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》規(guī)*第5.3.10條規(guī)定。計算偏心受壓構件正截面承載力時，對長細比lo/i＞17.5的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸向力偏心距的影響，將軸向力對截面重心軸的偏心距eo乘以偏心距增大系數(shù)n，相關公式如下；其中；Lo為構件計算長度，對兩端固定的構件取0.51.1E截面由于lo/h＞5，考慮放大系數(shù)；由于想、實際配筋取F截面G截面（3）節(jié)點正截面配筋計算1、截面尺寸構件AB與CD長度為l=6.2m，構件AD長度為l=6m。截面高度h＝600mm。截面寬度b＝1000mm，考慮到結構為地下建筑物，鋼筋保護層厚度一般至少要增大10mm,取保護層厚度ｃ＝40mm，取as＝55mm。2、確定小偏心還是大偏心由于由計算簡圖算出的內(nèi)力為節(jié)點處內(nèi)力，而實際的不利截面是側墻邊緣處的截面，對應此截面的彎矩即為設計彎矩，在之前已經(jīng)求出。對于C30等級混凝土，HPB335等級鋼筋，界限相對受壓區(qū)高選出下列情況對BA點,M=114.3KN·m；N=257.1KN對AB點,M=183.8KN·m；N=257.1KN對AD點,M=258.3KN·m；N=509.9KN對DA點,M=107KN·m；N=509.9KN對DC點,M=177.2KN·m；N=303.4KN對CD點,M=328.6KN·m；N=303.4KN配筋計算（采用對稱配筋）給據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》規(guī)*第5.3.10條規(guī)定。計算偏心受壓構件正截面承載力時，對長細比lo/b＞5的構件，應考慮構件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸向力偏心距的影響，將軸向力對截面重心軸的偏心距eo乘以偏心距增大系數(shù)n，相關公式如下：其中：Lo為構件計算長度，對兩端固定的構件取0.51.BA截面AB截面AD截面DA截面19DC截面CD截面（4）斜截面抗剪配筋計算跨中剪力值較?。ā?KN），可不做斜截面承載力驗算。對于節(jié)點剪力，根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》規(guī)*第5.2.9條規(guī)定：最大剪力為結構所有節(jié)點處剪力均滿足要求。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》規(guī)*第5.2.10條規(guī)定：上式中1.25為板式受彎構件提高系數(shù).除中隔板底部剪力略大于430KN之外，其他截面均滿足要求。但考慮到，配筋采用彎矩分配法。計算時，比較保守。同時，參考彈性地基梁計算中隔板底部的內(nèi)力，認為也滿足要求。由此說明斷面厚度足夠，不用配置箍筋。中隔板配筋計算對于軸心受壓構件，其承載力為：其中，由于構件的l/ho=3.63/0.55=6.6＜10，所以。實際軸心壓力遠小于混凝土自身抗壓承載力按最小配筋率進行配筋。根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)*》規(guī)*第9.1.12條規(guī)定，軸心受壓構件全部縱筋配筋率不得小于0.5%；同時，一側鋼筋配筋率不得小于0.2%。所以，受拉區(qū)和受壓區(qū)配筋率都取0.25%采用對稱配筋，左右兩側給實際配筋取。五、構造說明（1）混凝土保護層厚度地下結構的特點是外側與土、水相接觸，內(nèi)測相對濕度較高。故受力鋼筋保護層厚度最小厚度比地面機構增加5~10mm。本結構設計中c=40mm。（2）橫向受力鋼筋為便于施工，將橫向受力鋼筋與縱向分布鋼筋制成焊網(wǎng)。①外側橫向鋼筋制成為一閉合鋼筋圈。②內(nèi)側鋼筋則沿橫向通長配置。（3）縱向分布鋼筋由于考慮混凝土的收縮、溫差影響、不均勻沉降等因素的作用，必須配置一定數(shù)量的縱向分布鋼筋?？v向分布鋼筋的配筋率：頂、底板應大于0.15%，對側墻應大于0.20%。在本結構設計中，縱向分布鋼筋采用：①頂板（一側）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置φ12250(AS=452mm2)；②底板（一側）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置φ12250(AS=452mm2)；③側墻（一側）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置φ14250(AS=616mm2)；④中隔墻（一側）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置φ14250(AS=616mm2)。（4）縱向與橫向分布網(wǎng)片④在側墻與中隔墻中，橫向分布網(wǎng)片取φ12400。②在頂板與底板中，縱向分布網(wǎng)片取φ12400。（5）箍筋斷面厚度足夠，不用配置箍筋。（6）剛性節(jié)點構造框架轉角處的節(jié)點構造應保證整體性，根據(jù)此處鋼筋的布置原則，此點構造說明如下：①沿斜托單獨配置斜向直線鋼筋φ18250。②沿著框架轉角處外側的鋼筋，其鋼筋彎曲半徑R=200mm>10d=18×10=180mm。③為避免在轉角部分的內(nèi)側發(fā)生拉力時，內(nèi)