箱涵结构计算书

1、一、设计资料（一）概况：細*道路工程经过水库溢洪道处设置箱涵，箱涵净跨L。二8.0米, 净高ho=lO. 5米，路基红线范围内长49米，箱涵顶最大填土号度H二3.6米，填 土的内摩擦角p为24° , 土体密度Yi = 20.2KX/n?,设箱涵采用C25混凝土（fcd=11.5MPa）和HRB335钢筋（fsd=280MPa） o桥涵设计荷载为城-A级,用车辆 荷载加载验算。结构安全等级二级，结构重要性系数Yo=1.0o地基为泥质粉砂 岩,o0 =380kPa,本计算书主要内容为结构设计与地基应力验算。（二）依据及规范1、城市桥梁设计荷载标准（CJJ77-98）2、公路桥涵设计通用规

2、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、公路桥涵地基与基础设计规范（JTGD63-2007）二、设计计算图（一）截面尺寸拟定（见图1-1）箱涵过流断面尺寸山水利部门提供，拟定顶板、底板厚度5 = 100cm（G二50cm）侧墙厚度t = 100cm （G 二 50cm）故 L?=Lo+t=8+l=9mhp=h0+ S =10. 5+1=11. 5m（二）荷载计算1、恒载恒载竖向压力P= YiH+y: 5 =20.2X3. 6+25 X 1= 97. 72kN/m2 恒载水平压力顶板处：ePi= y iHtan2 (45°

3、;-(p/2)= 20. 2X3. 6 X tan2 (45-2472) =30. 67 kN/m2底板处：ep2= Y i(H+h)tan:(45°-<p/2) =20. 2X(3. 6+12. 5) Xtan: (45-2472) = 137. 15kN/m22、活载城-A级车辆荷载轴巫按城市桥梁设计荷载标准条确定，参照公 路桥涵设计通用规范第434条2款，计算涵洞顶车辆荷载引起的竖向土 压力，车轮扩散角30%1）先考虑按六车道（7辆车）分布，横向折减系数055一个汽车后轮横向分布宽>1. 3m/20. 60/2+3. 6 tan30° = 2. 38m&g

4、t;1. 8m/2故，两列车相邻车轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度a=(0. 60/2+3.6 tan30°) X 2+22 = 26. 76m同理，纵向分布宽度0. 25/2+3. 6 tan30°=2. 2m>1.2m/2故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下讣算b二(0. 25/2+3. 6 tan30°) X 2+1. 2=5. 6m车辆荷载垂直压力q 牟二(140X2X7)/(26. 76X5. 6) X0. 55=7. 20 kN/m22)考虑按两车道(2辆车)分布，横向折减系数10一个汽车后轮横向分布宽>1. 3m/20.

5、60/2+3. 6 tan30°=2. 38m>1. 8m/2故，两列车相邻车轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度a=(0. 60/2+3.6 tan30°) X2+4. 9 = 9. 66m同理，纵向分布宽度0. 25/2+1. 6 tan30°=1.05m>1.2m/2故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下讣算b二(0. 25/2+3. 6 tan30°) X 2+1. 2=5. 61m车辆荷载垂直压力q 铲(140X2X2)/(9 66X5. 61) XI. 0=10. 33 kN/m2根据上述计算，车辆荷载垂直压力取大值按两

6、车道布置计算取值10.33 kN/m'。故，车辆水平压力e * = 10. 33Xtan2 (45-2472) =4. 36 kN/m2（三）内力计算1、构件刚度比（单位长度）jIx 1 .Ox 1.0 £K 二人X 11=1. 28115390MaBlit1/"IMaCB" LI I | |丄少,CNc33a4A/TllllllfD| J24. |MaAPMaD匚1 1 1 1 1 1 11p丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨1图1一2122、节点弯矩和构件轴力计算(1)&种荷载作用下(图1-2) 涵洞四角节点弯矩：1 (仁=脸=仁=仏=一 K + 112N/

7、N孑0,NE产里工2恒载(P = 97. 72 kN/m2)=-289. 30kN m-197.72 x 9.021.28 + / 122=439.74 kN车辆荷载（P = q 车二 10. 33kX/m:）MaA =-11.28 + 110.33 x9.02=-30. 60kN m121033x902=46. 49kN（2） b种荷载作用下（图1-3）MaA=MDB=M-DC=MbD=- 理上K + 112g 警，N+恒载(P=ePi=30. 67kN/m2)三三三三三三二三三三三三三二-1.2830.67 xll.52图1-3也一 189. 76kN m1.28 + 112臨二()67&

8、gt;<113二76 35RN（3） c种荷载作用下（图1-4）McA = McD =K(3K + 8).(P)xh；(K + l)(K + 3)°60Lb = McC =K(2K + 7)(K + l)(K + 3)°60Nci=PxhphpP3A2D二二-一Mi%McaNc23hp图 1-4Nc3= NcFO恒载(P = ep：-ePi = 106. 48kN/m:)u u2仁=趾= =-364. okN m(1.28 + l)x(1.28 + 3)60占也怛止(1.28 + l)x(1.28 + 3)60= -294. 30kN m= 198kN+611.53-

9、364.5 + 294.311.5= 414. 3kN（4） d种荷载作用下（图1-5）M加一 M北hp,Nd*Ndi=图1-5MK(K + 3) | 10K + 2- . Ph；'l L6(K2+4K + 3) + 15K+5 皿一K(K + 3)5K + 3 . Ph；6(K：+4K + 3)15K + 54K(K + 3)| 5K + 3 . Ph；6(K'+4K + 3) 15K + 5"T"MK(K + 3) 10K + 2 . Ph；'L6(K2+4K + 3)15K + 5'车辆荷载(P = e车= 4.36 kN/m:)=0.

10、0936K(K + 3)_l28x(l28 + 3)6(K?+4K + 3) 6x(l2/+4x1.28 + 3)=0.611610K + 2 _ 10x1.28 + 215K + 5 15x1.28 + 55K + 35x1.28 + 3=0.388415K + 515x1.28 + 5%=一 ( 0.0936+0.6116)丄"小【=-101. 89kN m4皿=- (0.0936-0.3884)4.36 x 11.52=42. 59kN m4Mac=- (0.0936+0.3884)2=-69. 64kN m4脸=- (0.0936-0.6116)4.36 x 11.52=74

11、. 84kN*m474.84 + 69.64iT5=12. 56kNNd2=4. 37X11. 5-12. 56=37. 69kNNd汙一42.59 + 69.649=-12. 47kN(5)节点弯矩和轴力计算汇总表如表1-1 表1一1荷载种类节点弯矩M(kNM)构件轴力(kN)ABcD1234恒载-289.3-189.76-364.5-289.3-189.76-294.3-289.3 -189.76-294.3-289.3-189.76-364.5176. 35198176. 35414. 3439. 74439. 74-843. 56-773.86-773. 86-843.56374.35

12、590. 65车辆荷载-30. 67-101. 89-30. 6742. 59-30. 67-69. 64-30. 6774. 8412. 5637. 6946. 62 -12. 4746. 62 -12. 47-132.5611.92-100. 3144. 1734. 1534. 15(6)荷载效应组合，按公路桥涵设计通用规范第条进行承载能力 极限状态效应组合Y oSud y o( 1 2Sg+1. 4Sqk) (Y o= 1. 0)Mi=1.2X(-843. 56)+1. 4 XM3=1.2X(773. 36)+1. 4 XMc= 1.2X(-773. 36)+1. 4 XMd=1.2X(

13、-843. 56)+1. 4 X(-132.56) =-1197. 86kN*m (11.92) =-911. 34kN m (-100. 31) =-1068. 47kN m (44. 17) =-95043kNmNi=l. 2X(374. 35)+1. 4X (12. 56) =466. 8kNN:=l. 2X(590. 65)+1. 4 X (37. 69) =761. 55kNNs= N.! = 1.2X (439. 74)+1. 4X (34.5) =575. 98kN3、构件跨中截面内力计算(1)顶板(图1-6)x二 L?/2 4. 5mP=l. 2X97. 72+1.4X10.

14、33 = 131. 73kN/mNs= Ni = 466. 8kNX =346. 80kN m2M.=MB+N3x-P=-911. 34+575. 98X4. 5-131. 73 2VX=P x- Ns=131. 73X4. 5-575. 98 = 16. 805kN(2)底板(图1-7)= 101.76kN/m牟巧=1 2X97. 72+1. 4X (10. 33-3/9叹4 37X11. 52)3吒=P+ q 车+ye 屛;= 1.2X97. 72+1. 4 X(10. 33+3/92X4. 36X11. 52)= 161.69kN/mx二 L?/2 4. 5n)Nx= N2=761. 5

15、5kNv2 v3MX=MA+N3x- Wi 一(w：-Wi)2 6LPWZ4一 |=-1197. 86+575. 98X4. 5-101. 76X | .一2图 1-74.5369(161.69-101.76) =262. 60kNx4 5V,=W1X+_(w2-w1)-N5+X(161.69-101.76) -575. 98=-50. 63kN(3)左侧墙(图1-8)wx = l. 2epl+l. 4 e 车=1. 2X30. 67+1.4X4. 36 = 42. 91kN/mW2=1.2ep：+ l4e 牟=1. 2X137. 15+1.4X4. 36 = 170. 68kN/mx 二 h

16、p/ 2 = 5 (5 mNs= Ns=575. 98kNWiBN1MVX、 iAN2N3Mbq图1一8x xMx=Mb+NiX- Wi (w:-Wi)2 6hp5 755 75=-911. 34+466. 8X5. 75-42. 91X1 X (170. 68-42. 91) 26x11.5= 711.37kNmv25 752Vx=w1X+ (wlwJ-N= 42 91X5. 75+二一X (170. 68-42. 91) -466. 8 2hP "2x11.5= -36. 40kN(4)右侧墙(图1-9)x= hp/ 2 o. (omwx 1. 2ePi 1. 2 X 30. 6

17、7 36. 8kN/ mw： 1. 2ep： 1. 2 X 137. 15 164. 58kN, mNx=N4=575. 98kNN1I MeNi C w：wcMdN4图1-9x2 »Mx=Mc+NiX- Wi 一(w:-Wi)2 6hp=-1068. 47+466. 8X5. 75-36. 8X 口1_-2X (164.58-36.8)6x11.5= 655. 22kNmV25 75 -V-W1X+_(w)- 236.X. 75+gX <164.58-36.8)-466.8= -71. 52kN（5）构件内力汇总表（表1-2） 表1-2内力 构件Ma (kN m)N：.(kN

18、)Vd(kN)Md (kN m)Nd(kN)Vd(kN)Md (kN m)N：:(kN)Vd(kN)B-C （顶板）端点B跨中截面端点c-911. 34466.8575. 98346. 8466. 816.81-1068. 47466. 8-575.98A-D (底板)端点A跨中截面端点D-1197.86761.55575. 9S262. 60761. 55-50. 63-950.43761. 55-575.98B-A （左侧墙）端点B跨中截面端点A-911. 34575. 9S466. 8711.37575. 98-36. 40-1197. S6575. 9S-761. 55C-D （右侧墙

19、）端点c跨中截面端点D-1068.47575. 9S466.8655. 22575.98-71. 52-950.43575. 9S-761. 55（四）截面设计1顶板（B-C）钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。（1）跨中lo=9. Om, h=l. Om, aO. 06m, h°二0. 9 lnio346.8466.8=0. 74m=0. 2887丄=一:一=31. 17>17. 5i 0.2887III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 3. 10条<1=0.2+2.7j=0.2+2.7X=2.32>1.0,取心.0/o 0<2=1, 15-0.

20、01=1. 15-0.01X_ = 1.06>1.0,取"I.。n =1+一儿一辿船=1+xf ! 丿1400 x 0.741.0丿由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第条L.1 Me= n eo+a=l. 073X0. 74+ -0 06 = 1. 234m2 2YoNde = fcdbx (ho- )21. 0X466. 8X103X1234=ll. 5X1000XXX (940-)2解得x = 55mm< g山°=0 56X940 = 526. 4mm,为大偏心受压构件。591. / 8mm._ LdbxfNd _ 11.5x1000 x55-l.0

21、 x 466.8xl03 A尸'.A,=用 0161OOmm,实际 As=2009. 6mm:叫二叽=100x2009.6 _0 21>() 2 1000x940满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫9. 1. 12条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫条：0. 51Xbh=0. 51 X 1(T'X 厉 X 1000X940= 2397kN> 丫 0Vd=l. 0X16. 81kN=16. 81kN 抗剪截面尺寸符合规定。0. 5X10'3a2/；rfbho=0. 5X10"3Xl. 0X1. 23X1000X940=

22、578. lkN> y oVd=l. 0X16. 81kN=16. 81kN 仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点lo=9 0m, h=l. 5m, a=0. 06m, ho二 1. 44nio1068.47466.8=2. 29m2= 0.433,9 02 = 一-=20 79>17. 5i 0.433III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 3. 10条<1=0.2+2.7j=0.2+2.7X=4.49>1.0,取心.00=1 15-001 仏=1. 15-0. 01X= 1.09>1.0,取 2=1.0 h1.5n =1+-儿。| GG=i+o k

23、/z ；-1400x2.29 .5)III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第条e= n eo+-a=l. 016X2. 29+ -0. 06=3. 017m2 2xY oNdC = fcdbx (ho )21. 0X466. 8X103X3017 = ll. 5X1000XXX (1440-)2解得x = 88mm< g山。=0. 56X 1440 = 806mm,为大偏心受压构件。a _ f"bx-7°Nd _ 11.5x1000 x88-l.0 x 466.8xl03 _“仆，528。用 e20100mrn,实际 As = 3140mm:100Ll =叽满

24、足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设讣规范第9. 1. 12条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 2. 9条：0. 51X 10_3/77 bh°=O. 51 X 10_3X 歷 X 1000X1440= 3672kN> YoVd=l. 0X575. 98kN=575. 98kN抗剪截面尺寸符合规定。0. 5X10'3 0,6110=0. 5X10"3XI. 0X 1.23X1000X1440= 885. 6kN> y0Vd=l. 0X575. 98kN=575. 98kN 仅需按构造设置抗剪钢筋。2 底板(A-D)钢筋按左右对称

25、，用最不利荷载计算。(1)跨中lo=9- Oni, h=l. 0m> a=0. 06m, ho=O. 94m<>262.60761.55=0. 345n) = -=31. 17>17. 5i 0.2887Itl公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 3. 10条e0 345“0.2+2.7萨。.2+2.7X 話取十1.0f3=l. 15-0.04=1. 15-0.01X = 1.06>1.0,取E.0心+亠佔叫 1408()1/丿1400x0.345 11.0 丿III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设讣规范第条e= ne0+-a=l. 16X0. 345

26、+ -0. 06=0. 84m2 2YoNde=fcdbx (ho- )21. 0X761. 55X 103X840 = ll. 5X1000XXX (940-)2解得x = 61mm< g山0=056X940 = 526. 4mm,为大偏心受压构件。As =fcdbxroNd _ 11.5x1000 x61-1.0x761.55xl03 _ o 2214. 3mmfsd280按构造配筋用ei6100mm,实际As = 2009 6mm:7二你2满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第9. 1. 12条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫条：0. olXlO-3/

27、 bh=O. 51X10_3X 歷 X 1000X940= 2397kN> y0Vd=l. 0X50. 63kN=50. 63kN 抗剪截面尺寸符合规定。0. 5X10" a 汀bho=O 5X10'3Xl. 0X1. 23X1000X940= 578. lkN> y0Vd=l. 0X50. 63kN=50. 63kN 仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点lo=9. 0m, h=l 5m, a=O. 06m, ho=l. 44nio1197.86 n “e0=- = 1. 57mg 761.55= 0.433!9 o丄= =20. 79>17. 5i 0.43

28、3III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 3. 10条fl=0.2+2.7=0.2+2.7xLg=3.14>1.0,f3=l. 15-0.011=1. 15-O.OlX = 1.o9>l.O,取"I.。n =1+-儿GG=1+空一xf ! 1400ol/?丿1400x1.57 11.5；III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第条e= n eo+-a=l. 024X1. 57+ -0. 06=2. 30m2 2xY oNdC = fcdbx (ho )21. 0X761. 55X103X2300=ll. 5X1000XXX (1440-)2解得x=10

29、8mm< §山。=0. 56X 1440 = 806mm,为大偏心受压构件。a -人少_汕& _ 11.5 x 1000 x 108 -1.0 x 761.55 x 103As= 1 / 16mm氏280用 02O1OOmm,实际 As = 3140mm:“=100比100x31401000x1440=0. 218>0. 2满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第9. 1. 12条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第5. 2. 9条：0. 51X107/77 bh°=O. 51X10_3X 25 X 1000X1440= 3672

30、kN> 丫血=1. 0X575. 98kN=575. 98kN抗剪截面尺寸符合规定。0. 5XlO'3a2/；rfbho=O. 5X10"3XI. OX 1.23X1000X1440= 885. 6kN> YoVd=l. 0X575. 98kN=575. 98kN 仅需按构造设置抗剪钢筋。3左、右侧墙(B-A、C-D)钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。(1)跨中lo=l 1. 5m，h=l. Oin)a=0. 06m, ho二0. 94nio711.37575.98=1. 235n)仏=丄空-=39 83>17.5i 0.2887III公路钢筋混凝土及预应力

31、混凝土桥涵设计规范第5. 3. 10条<1=0.2+2.7j=0.2+2.7xL=3.75>1.0,取冷.015-0.011. ia-O.OiXi.OLO,取n=l+-I -| ©'=1+xi ! o Uz J1400x1.235 I 1.0 丿由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫条e= n e0+-a=l. 072X1. 235+ -0. 06=1. 764m2 2YoNde=fcdbx (ho- )21.0X575. 98X103X 1764 = 11. 5X 1000XXX (940-)2解得x=100mm< g山0=056X940 = 526

32、. 4mm,为大偏心受压构件。A =人抿一九匚= =205°37L-280按构造配筋用0181OOmm.实际=2543:=幣1。2满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第9. 1. 12条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫条：0. 51Xbho=0. 51X 10_3X 25 X 1000 X 940= 2397kN> 丫皿=1. 0X71. 52kN=71. 52kN 抗剪截面尺寸符合规定。0. 5XlO_3a2/f/bho=O. 5X1O_3X1. 0X1. 23X1000X940= 578. lkN> y0Vd=l. 0X71. 52kN=71. 52kN仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点lo=l 1 5id, 11二1 5m, 二。.06m, ho= 1 4 Inio1197.86575.98=2. 08idb = J_L丄=26. 56>17. 5i 0.433III公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范笫5. 3. 10条"0.2+2 弋 R2+2.7X 鬻=4.1>1.0,取心。(2=1. 15-0.01-=l. 15-0.01X =1.07>1.0,取<2=1.0 h1.5n =i+-./?!l_； Al | ©G=i+1403。1力丿 1400x2.0