盖板涵计算书.doc

目录1 工程概况21.1 技术标准22 计算采用的技术规范及软件23.设计资料34、荷载组合说明35、盖板计算45.1 混凝土参数45.2荷载计算45.3 盖板内力计算45.4 盖板结构配筋55.5盖板持久状况承载能力极限状态计算55.6 盖板持久状况正常使用极限状态计算76、涵台计算86.1基础资料86.2涵台与基础构造86.3涵台验算107、计算结论13金甲大沟涵洞计算书1 工程概况贵阳市白云区大健康产业园一号路道路工程项目位置位于贵阳市白云区麦架镇， 金甲大沟涵洞为一号路主线上跨金甲大沟而设。涵洞盖板为现浇实心板梁，盖板延跨径方向端部厚度为55cm,直线过度到中间厚度为65cm。涵洞与道路正交，净跨径为4米。涵洞起点桩号为JK0+103.275，终点桩号为JK0+213.275,全长110米。1.1 技术标准汽车荷载：城-A级；设计基准期：100年地震烈度：地震动峰值加速度0.05g，按设防道路等级：城市主干路设计荷载：1、结构重力：混凝土容重取 26KN/m3 2、填土容重20KN/M3，粘聚力c=0,内摩擦角为35度。3、收缩徐变影响力：按04设计规范取用，天数3650天4、汽车荷载：城-A级车道荷载及车辆荷载。自振频率及冲击系数：按规范取用按规范计算。5、温度力：整体温差取+20、-20。 6、地震动峰值加速度： 0.05g2 计算采用的技术规范及软件1、公路工程技术标准(JTG B01-2003)2、公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)4、公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)5、公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)6、城市桥梁设计规范（CJJ 11-2011）7公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011）采用桥梁博士3.0进行混凝土梁验算。3.设计资料 汽车荷载等级：城A-级； 环境类别：I类环境； 净跨径：L0=4m； 单侧搁置长度：35.00cm； 计算跨径：L=4.35m； 填土高以及路面结构：H=12m； 盖板板端厚d1=55cm；盖板板中厚d2=65cm；净保护层厚度c=3cm； 盖板混凝土强度等级为C40； 轴心抗压强度fcd=18.4Mpa； 轴心抗拉强度ftd=1.65Mpa； 主拉钢筋等级为HRB400； 抗拉强度设计值fsd=330Mpa； 主筋直径为28mm，盖板容重1=26kN/m3； 填土容重2=20kN/m3 根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)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4、荷载组合说明荷载工况均按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）第4.1.6、4.1.7规定进行组合。承载力极限状态组合：1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98均匀升温+0.98正温差1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车+0.98均匀降温+0.98反温差1.2自重+1.0收缩徐变+1.4汽车 正常使用极限状态短期效应组合： 1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0均匀升温+0.8正温差1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车+1.0均匀降温+0.8反温差1.0自重+1.0收缩徐变+0.7汽车长期效应组合：1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+1.0均匀升温+0.8正温差1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车+1.0均匀降温+0.8反温差1.0自重+1.0收缩徐变+0.4汽车5、盖板计算5.1 混凝土参数 混凝土参数 强度等级弹性模量(MPa)容重(kN/m3)线膨胀系数标准值设计值fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C4034500261.00E-0526.82.418.41.65表注：表中标准值、设计值栏分别列出轴心抗压强度fck、fcd和轴心抗拉强度ftk、ftd。5.2荷载计算二期荷载：填土重力、路面结构重力计算理论：弹性阶段未考虑非线性影响计算模型：按材料类型采用空间实体单元模型模拟材料性质，盖板单元均为梁单元，按平面杆系模拟盖板受力。根据施工阶段受力，本计算分为2个施工阶段，本模型考虑了结构自重、收缩徐变、均匀升降温、覆土重、车辆的影响，共分为10个单元，11个节点。5.3 盖板内力计算节点号内力最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大弯矩（KN.M）最小弯矩（KN.M）165050000255046010486.43414345345287427623051743151381156215176006555467-115-1386215178-230-2765174319-345-41434528710-460-55010486.411-500-650005.4 盖板结构配筋梁底设一排间距7.5cm的直径28mm的HRB400钢筋，梁顶设一排间距15的直径18的HRB400钢筋,箍筋以及主筋位置见施工图5.5盖板持久状况承载能力极限状态计算根据公桥规JTG D62-2004规定，矩形截面正截面抗弯承载力应符合下列规定：0Md=cdb(h0- 2)+sdAS(h0-as)+( pd-p0) Ap(h0- ap)按下式计算：sd AS+ pd Ap= cdb+ sdAS+( pd-p0) Apbh02 as由于盖板按简支板计算,且其承受的主要是填土和自重的均布荷载，因此其跨中承受的弯矩最大，即节点号为6的截面承受的弯矩最大，因此仅仅需要验算节点6的极限承载能力盖板抗弯承载力验算 节点号内力属性Mj（KN.M）极限抗力（KN.M）受力类型安全系数是否满足1最大弯矩01.13E+03下拉受弯1000是最小弯矩01.13E+03上拉受弯1000 是2最大弯矩1041.15E+03下拉受弯11.1 是最小弯矩86.41.15E+03下拉受弯13.3是3最大弯矩3451.21E+03下拉受弯3.5 是最小弯矩2871.21E+03下拉受弯4.2 是4最大弯矩5171.26E+03下拉受弯2.4 是最小弯矩4311.26E+03下拉受弯2.9 是5最大弯矩6211.32E+03下拉受弯2.1 是最小弯矩5171.32E+03下拉受弯2.5 是6最大弯矩6551.38E+03下拉受弯2.1 是最小弯矩5461.38E+03下拉受弯2.5 是7最大弯矩6211.32E+03下拉受弯2.1是最小弯矩5171.32E+03下拉受弯2.5是8最大弯矩5171.26E+03下拉受弯2.4 是最小弯矩4311.26E+03下拉受弯2.9 是9最大弯矩3451.21E+03下拉受弯3.5是最小弯矩2871.21E+03下拉受弯4.2是10最大弯矩1041.15E+03下拉受弯11.1是最小弯矩84.61.15E+03下拉受弯13.3是11最大弯矩01.13E+03下拉受弯1000是最小弯矩01.13E+03下拉受弯1000是表注： 安全系数（截面弯矩承载能力设计值与荷载效应弯矩组合设计值之比）1即满足规范要求，小于1则不满足规范要求。盖板抗弯承载力验算表中截面强度系数均大于1，截面强度满足要求。盖板抗剪承载力验算节点号总抗力(KN)设计剪力(KN)VR/Vd满足1最大剪力14106502.2是最小剪力14105002.8是2最大剪力14305502.6是最小剪力14304603.1是3最大剪力14504143.5是最小剪力14503454.2是4最大剪力14702765.3是最小剪力14702306.4是5最大剪力12001388.7是最小剪力120011510.4是6最大剪力122001000是最小剪力122001000是7最大剪力-1200-11510.4是最小剪力-1200-1388.7是8最大剪力-1470-2306.4是最小剪力-1470-2705.3是9最大剪力-1450-3454.2是最小剪力-1450-4143.5是10最大剪力-1430-4603.1是最小剪力-1430-5502.6是11最大剪力-1410-5002.8是最小剪力-1410-6502.2是表注： 截面强度系数（截面剪力承载能力设计值与荷载效应剪力组合设计值之比）1即满足规范要求，小于1则不满足规范要求。主梁抗剪承载力验算表中截面强度系数均大于1，截面强度满足要求。5.6 盖板持久状况正常使用极限状态计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)规定，钢筋混凝土构件在环境中裂缝宽度限值是0.2mm。盖板裂缝验算节点号裂缝值(mm)允许值(mm)满足1上缘裂缝00.2是下缘裂缝00.2是2上缘裂缝00.2是下缘裂缝3.43E-020.2是3上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1110.2是4上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1620.2是5上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1890.2是6上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1940.2是7上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1890.2是8上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1620.2是9上缘裂缝00.2是下缘裂缝0.1110.2是10上缘裂缝00.2是下缘裂缝3.43E-020.2是11上缘裂缝00.2是下缘裂缝00.2是按照新公桥规JTG D62-2004规定，本盖板挠度增长系数取为1.6。消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应该超过计算跨径的1/600盖板挠度验算单元号挠度值(mm)允许值(mm)满足1左截面0.07.25是右截面0.4447.25是2左截面0.4447.25是右截面1.597.25是3左截面1.597.25是右截面2.497.25是4左截面2.497.25是右截面3.057.25是5左截面3.057.25是右截面3.247.25是6左截面3.247.25是右截面3.057.25是7左截面3.057.25是右截面2.497.25是8左截面2.497.25是右截面1.597.25是9左截面1.597.25是右截面0.4447.25是10左截面0.4447.25是右截面07.25是挠度满足规范要求6、涵台计算6.1基础资料设计汽车荷载为城-A级。取一段长为5米长的涵台计算。材料：涵台混凝土强度等级为C25，=25 kN/m3，台后及溜坡填土2=20kN/m3，填土的内摩擦角=35，黏聚力c=0。填土距离涵洞顶高度12米6.2涵台与基础构造涵台（尺寸单位：cm）恒载计算表序号竖直力 Pk(kN)对基底型心力臂 (m)弯矩 M(kNm)对墙趾力臂(m)弯矩 M(kNm)备注F130200.8726274-0.68-2053 1.偏心距在基底中心轴之右为“+”，中心轴之左为“-”。2.弯矩逆时针取“-”号，顺时针取“+”号。F25880.445262-1.105-649F32100-0.675-1417.5-2.225-4672F4240-0.633-152-2.183-524F5192-1.3-250-2.85-547G11000.15165-1.4-1540合计72401235-99856.3涵台验算土压力台背倾角=17.95，填土内摩擦角=35，台背与填土间的外摩擦角=/2=17.5，台后填土水平，=0。按照公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）4.2.3条计算得在不同工况下的台后土压力。a）台后填土表面无车辆荷载时涵台验算把墙后填土高出涵台的部分看为均布荷载，换算成土层厚度h=12米，计算主动土压力Ea=12BH(H+2h)=cos2(-）cos2.cos(+)1+sin+sin(-)cos+(-)2=cos217.05cos217.95.cos(35.45)1+sin52.5sin35cos35.45cos17.952=0.40主动土压力 Ea=12x5x0.4x4.755(4.755+24)x20 =2735KN土压力着力点高程 C=H3xH+3hH+2h =2.25m 分力距基底形心力臂m弯矩KN.m距墙趾力臂m弯矩KN.mEax=Eacos(+)=2735x0.815=2228 2.25 5013 2.14678Eay=Easin(+)=2735x0.58=1586 -0.61 -968 -2.16 -3425注：1.偏心距在基底中心轴之右为“+”，中心轴之左为“-”。2.弯矩逆时针取“-”号，顺时针取“+”号。总的竖向力Fy=8826KN,总的水平力Fx=2228KN。垂直于基底的力F=Fycos5.71+Fxsin5.71=9000KN平行于基底力F,=- Fysin5.71+Fxcos5.71=1338KN盖板对涵台的水平力为2282*2.25/4.9=1047.9KN,对基底形心的弯矩为1047.9*（4.9-0.18）=4946.1KN.m地基承载力验算 偏心距e=Mk/Fk=(1235+5013-968-4956.1)/9000m=0.04m0由于地基承载力要求地基是岩石，故可以保守取1=0.4，则有1.1x7240+1.4(1586+ 2228x0.1)x0.4+(1.1x7240+1.4x1586)x0.1-1.4x2228=20970 符合要求抗滑稳定系数 Kc=(N+Extan0)1Ex-Ntan0=(8826+222.8)x0.4/(2228-882.6)= 2.71.3满足要求倾覆稳定性验算： 倾覆方程0.8GZ0+Q1(EayZx-EaxZy)00.8x9985+1.4(3425-4678)=62330,满足要求。抗倾覆稳定系数K0=( GZ0+ EayZx)/ EaxZy=(9985+3425)/4678=2.81.5，满足要求。挡土墙身正截面强度和稳定性验算，取基顶截面为验算截面计算图示 尺寸单位cm主动土压力E=12BH(H+2h)=0.5x5x0.4x20x3.85x27.85=2144KNEx=E=Ecos(+)=2144x0.815=1747KNEy=E=Esin(+)=2144x0.58=1243KN土压力着力点高程 C=H3xH+3hH+2h=1.84m土压力水平分力作用点至基顶截面前缘力臂长度： Zy=1.84m土压力竖直分力作用点至基顶截面前缘力臂长度： Zx=2.1-1.84x0.1=1.916m基顶截面偏心验算截面宽度：B=2.1m基顶以上墙身自重G1=712KN,对基顶形心偏心距0.25mF1=3020KN,对基顶形心偏心距0.87mF2=588KN,对基顶形心偏心距0.445mF4=240KN,对基顶形心偏心距-0.633mF6=1500KN,对基顶形心偏心距-0.425m总竖向力为1243+712+3020+588+240