62.0米净跨径明盖板涵整体计算

1、 62.0米净跨径明盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料 汽车荷载等级：公路-i级； 环境类别：i类环境； 净跨径：l0=6.0m； 单侧搁置长度：0.25m； 计算跨径：l=6.25m； 盖板板端厚d1=42cm；盖板板中厚d2=56cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm； 混凝土强度等级为c30； 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20mm，共10根，选用钢筋总面积as=0.0031416 m2 盖板容重1=25kn/m3； 涵顶结构、填土容重3=23kn/m

2、3 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2.外力计算1) 永久作用 (1) 涵顶铺装及涵顶填土自重 q=(2h1+3h2)b=9.72kn/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(42+56)0.99/2 /100=10.4kn/m2) 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(jtg d60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 la=1.6+2htan30=3.9m 车辆荷载垂直板跨长 lb=5+2htan30=7.3m

3、车轮重 p=560kn 根据公路桥涵设计通用规范(jtg d60-2004)中4.3.2关于汽车荷载冲击力的规定： 汽车荷载的局部加载，冲击系数采用1.3 车轮重压强 p=p/la/lb= 19.68kn/m3.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=98.23knm 边墙内侧边缘处剪力 v1=(q+g)l0/2=60.35kn2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 m2=plb/8=95.13knm 边墙内侧边缘处剪力 v2=pl0b/2=58.45kn 3) 作用效应组合 根据公路桥涵设计通用规范(jtg d60-2004)中4.1.6关于作用效应组

4、合的规定： 跨中弯矩 0md=0.9(1.2m1+1.4m2) =225.9522knm 边墙内侧边缘处剪力 0vd=0.9(1.2v1+1.4v2) =138.8251kn4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.4/2=0.38m1) 砼受压区高度 x=fsdas/fcd/b=0.064m 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(jtg d62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度b的规定: hrb335钢筋的相对界限受压区高度b=0.56。 xbh0=0.560.288=0.213m 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

5、应力混凝土桥涵设计规范(jtg d62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定: p=100as/b/h0=0.756，不小于45ftd/fsd=0.223,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(jtg d62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcdbx(h0-x/2)= 305.9469knm0md=225.95 kn.m 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(jtg d62-2004)中5.2.9关于抗

6、剪截面验算的规定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=1050.87 kn0vd=138.83 kn 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(jtg d62-2004)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 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.390.9910000.381000 =326.82 kn0vd=138.83 kn 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(jtg d62-2004)中9.3.13构造要求配置箍筋5.裂

7、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(jtg d62-2004)中6.4关于裂缝宽度验算的规定: 环境类别为i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 =164.82 knm 作用长期效应组合 ml=1.0m1+0.4m2 =136.28 knm 受拉钢筋的应力 ss=ms/0.87/as/h0=158.69 mpa 作用长期效应影响系数 c2=1+0.5ml/ms=1+0.5164.82/136.28=1.41 裂缝宽度 wfk=c1c2c3ss(30+d)/es/(0.28+10) =11.371.15

8、158.69(30+25)/2.00105/(0.28+100.0120) =0.181mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算1.设计资料 基础为分离式，基础襟边c1=0.35m，台身宽c2=1.20m，基础宽c3=2.60m 背墙宽c4=0.95m，搭接宽度c5=0.25m，基础高度为0.60m，铺底厚为0.40m 涵洞净高h0=2.0m，计算高度h1=2.21m，基础顶深h2=3.06m，基础为2级扩大基础 台身容重为24.5kn/m3，基础容重为24.5kn/m3，铺底容重为23kn/m3 台身轴心抗压强度fcd=5.87mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.66mpa

9、，台身直接抗剪强度fvd=1.32mpa 地基承载力容许值为200kpa，回填土的内摩擦角为30 将台身简化为上下端铰支模型，取台宽b=0.99m进行计算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+0.10+0.09)*tan(45-30/2)=1.767m 计算长度b=7.30m =560/7.30/1.767/23=1.888m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(h+h+d/2)b2 =(0.50+1.888+0.21)0.990.333323=19.72 kn/m q2=(h2+h)b2 =(3.06+1.888)0

10、.990.333323=37.56 kn/m a端处弯矩ma=-h12/120(7q1+8q2) =-17.85 a端处剪力 =43.01kn 最大弯矩位置x0的计算 =8.071kn/m =1.337m 最大弯矩计算 =9.30knm2) 竖向力 当x0=1.337m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(kn.m)p1128.7 -0.475-61.13 p226.3 0.153.94 p39.2 0.151.38 p419.29 00p183.44 m=-55.8 3) 截面验算 作用效应组合 0md=0.9(1.2m+1.4mmax)= -48.

11、56 knm 0nd=0.91.2p=198.1 kn 0vd=0.91.4qa=54.2 kn 偏心矩e e=0md/0nd=0.245m0.6s=0.36m,满足要求。 (1) 偏心受压承载力验算 现根据公路圬工桥涵设计规范(jtg d61-2005)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=0.289b=0.2861 iy=0.289c2=0.346 构件长细比，其中长细比修正系数取1.3，构件计算长度l0取1.0h1=1.547m =1.659 =2.011 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

12、.669 =1 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.669 构件截面面积 a=c2*b=1.188m2 由公路圬工桥涵设计规范(jtg d61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.669m，大于0.60.5c2=0.28m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(jtg d61-2005)中条文4.0.10验算偏心受压承载力 =4667.643kn 0nd=198.1kn 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=bc22/6=0.238 现根据公路圬工桥涵设计规范(jtg d61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力

13、 wftmd=156.816 knm 0md=48.56knm 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(jtg d61-2005)中条文4.0.13计算直接受剪承载力，其中f=0.7，nk=222.4kn =1679.343kn 0vd=54.2kn 直接受剪承载力满足要求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(kn.m)p1165.38 -0.475-31.06 p2126.3 0.153.94 p319.2 0.151.38 p5158.21 00p6139.4 0.77