米净跨径米填土暗盖板涵整体计算

1、 5米净跨径20米填土暗盖板涵整体计算 2021/11/11 5米净跨径20米填土暗盖板涵整体计算一.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=5m； 单侧搁置长度：0.40m； 计算跨径：L=5.4m； 填土高：H=20m； 盖板板端厚d1=90cm；盖板板中厚d2=90cm；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28mm，外径为30mm，共20根，选用钢筋总面积

2、As=0.012316m2 盖板容重1=25kN/m3； 土容重2=19kN/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2.外力计算1) 永久作用 (1) 竖向土压力 q=2·H·b=19×20×0.99=376.2kN/m (2) 盖板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(90+90)×0.99/2 /100=22.28kN/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(J

3、TG D60-2004)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(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=13+2·H·tan30=13+2×20×0.577=36.09m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=5.5+2·H·tan30=5.5+2×20×0.577=28.59m 车轮重 P=1100kN 车轮重压强L p=

4、P/La/Lb=1100/36.09/28.59=1.07kN/m23.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=(376.20+22.28)×5.42/8=1452.44kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)·L0/2=(376.20+22.28)×5/2=996.19kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·L2·b/8=1.07×5.42×0.99/8=3.85kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·L0·b/2=1.07×

5、5.00×0.99/2=2.64kN3) 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关于作用效应组合的规定： 跨中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×1452.44+1.4×3.85)=1573.48kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×996.19+1.4×2.64)=1079.21kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-3/2=90-3-1.500=85.5cm=0.855m

6、1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=280×0.012316/13.8/0.99=0.252m 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。 xb·h0=0.56×0.855=0.479m 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(JTG D62-2004)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=1.46，不小于45ftd/f

7、sd=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(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: fcd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×0.99×0.252(0.855-0.252/2) =2513.23kNm0Md=1573.48kNm 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关于抗剪截面验算的规定: 0.51×

8、;10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×855 =2364.46kN0Vd=1079.21kN 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 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.99

9、×1000×0.855×1000 =735.35kN<0Vd=1079.21kN 斜截面抗剪承载力不满足规范5.2.10要求，需通过配置箍筋提高抗剪承载力 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5.2.7关于受弯构件斜截面抗剪承载力计算的规定: 拟用箍筋为R235级钢筋，直径为10mm，箍筋间距为10cm,采用双肢箍筋。 纵向受拉钢筋的配筋百分率 P=100·As/b/h0=100×0.012316/0.99/0.855=1.46 箍筋配筋率 sv=Asv/sv/b 其中 Asv为同一截面内箍筋总面积

10、sv为箍筋间距 sv=0.000157*2/0.1/0.99=0.003172 混凝土和箍筋共同承担的斜截面抗剪承载力 Vcs=1·2·3·0.45×10-3·b·h0(2+0.6·P)·(fcu,k)1/2·sv·fsv)1/2 =1×1×1.1×0.00045×0.99×1000×0.855×1000×(2+0.6×1.46)×301/2×0.003172×195)1/2

11、=1307.13kN0Vd=1079.21kN 斜截面抗剪承载力满足规范要求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(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 =1.0×1452.44+0.7×3.85=1455.13kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×1452.44+0.4×3.85=1453.98kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=1455

12、.13/0.87/0.012316/0.855=158.84Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×1453.98/1455.13=1.50 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.50×1.15×158.84×(30+28)/2.00×105/(0.28+10×0.0146) =0.19mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算1.设计资料 基础为整体式，基础襟边C1=0.2m

13、，台身宽C2=1.45m，基础宽C3=5.0875m 背墙宽C4=1.05m，搭接宽度C5=0.40m，基础高度为1.00m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=4.00m，计算高度H1=4.65m，基础顶深H2=25.30m 台身容重为23kN/m3，基础容重为23kN/m3，铺底容重为23kN/m3 台身轴心抗压强度fcd=3.09Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.05Mpa，台身直接抗剪强度fvd=0.06Mpa 地基承载力容许值为500kPa，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=0.99m进行计算2.台身验算1) 水平力 车辆荷载等代土层

14、厚 破坏棱体长度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-30°/2)=14.49m 计算长度B=28.59m =1100/28.59/14.49/19=0.14m 土的侧压力系数 =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)·b··19 =(20+0.14+0.45)×0.99×0.3333×19=129.10kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)·b··19 =(20+0.14+4.00+0.20+0.90)

15、15;0.99×0.3333×19=158.25kN/m A端处弯矩 =-390.95kNm A端处剪力 =429.42kN 最大弯矩位置x0的计算 =6.27kN/m =2.88m 最大弯矩计算 =214.43kNm2) 竖向力 当x0=2.88m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)P11155.58-0.53-606.68P2395.010.2079.00P321.520.204.30P443.660.000.00P1615.77M=-523.373) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9×(1.2

16、5;M+1.4×Mmax)=-295.06kNm 0Nd=0.9×1.2×P=1745.03kN 0Vd=0.9×1.4×QA=541.07kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=-0.169m (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=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=0.4191 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0.7H1=3.26m =2.8851

17、 =4.2256 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 =0.8607 =0.9897 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.8531 构件截面面积 A=C2*b=1.4355m2 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=-0.169m，小于等于0.6×0.5×C2=0.44m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力 =3783.94kN 0Nd=1745.03kN 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=0.3469 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 W·ftmd=17.69kNm 0Md=-295.06kNm 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=1717.38kN =949.13kN 0Vd=541.07kN 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