圆管涵结构计算书

1、一、基本设计资料圆管涵结构计算书1、依据规范及参考书目：公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007）公路砖石及混凝土桥涵设计规范 （ JTJ 022-85 ）2、计算参数：圆管涵内径 D = 1760 mm圆管涵壁厚 t = 120 mm3填土深度 H = 1000 mm填土容重 1 = 18.0 kN/m3混凝土强度级别： C20C20混凝土容重 2 = 24.0 kN/m汽车荷载等级：公路 - 级修正后地基土容许承载力 fa = 150.0 kPa管节长度 L

2、 = 2000 mm填土内摩擦角 = 35.0 度钢筋强度等级： R235钢筋保护层厚度 as = 25 mm 受力钢筋布置方案： 10100 mm二、荷载计算1恒载计算填土垂直压力：2q 土 =1×H = 18.0 ×1.0 = 18.0 kN/m管节垂直压力：2q 自 =2×t = 24.0 ×0.12 = 2.9 kN/m故：2q 恒 = q 土 + q自 = 18.0 + 2.9 = 20.9 kN/m 2活载计算按公路桥涵设计通用规范第 4.3.1条和第 4.3.2条规定， 计算采用公路级车辆荷载，按照单车道计算；当填土厚度大于或等于 0.5m

3、 时，涵洞不考虑冲击力。按公路桥涵设计通用规范第4.3.5条规定计算荷载分布宽度。一个后轮单边荷载的横向分布宽度 =0.6/2+1.0 ×tan35 °=1.0 m 由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度 =1.0 m > 1.8/2 m故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度a 应按两辆车后轮外边至外边计算：a=（ 0.6/2+1.0 ×tan35 °）× 2+1.8=3.8 m一个车轮的纵向分布宽度 =0.2/2+1.0 ×tan35 °=0.8 m由于一个车轮单边的纵向分布宽度 =0.8 m > 1.4

4、/2 m故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b 应按二轮外边至外边计算：b=（ 0.2/2+1.0 ×tan35 °）× 2+1.4=3.0 mq 汽 = （2×140） / （ a× b）2= 280/ （3.8 × 3.0 ） = 24.56 kN/m3管壁弯矩计算忽略管壁环向压力及径向剪力，仅考虑管壁上的弯矩。管壁中线半径 R = （D/2 + t/2）= （ 1760/2 + 120/2 ）/1000 = 0.94 m2土的侧压系数 = tan（ 45°-/2 ） = 0.271填土重产生的弯矩22M

5、1 = 0.137 ×q土×R×（ 1- ） = 0.137 ×18.0 ×0.94= 1.59 kN ·m2管壁自重产生的弯矩×（ 1-0.271 ）2M2 = 0.369 ×q自× R恒载产生的最大弯矩= 0.369 ×2. 9×0. 94= 0.95kN·mM恒 = M 1 + M 2 = 1.59 + 0.95 = 2.54kN·m2车辆荷载产生的弯矩2M汽 = 0.137 ×q汽×R×（1- ）= 0.137 × 2

6、4.56 ×0.94= 2.17 kN · m 4荷载组合×（1-0.271 ）按公路桥涵设计通用规范第4.1.6条进行作用效应组合承载能力极限状态组合：Mud = 1.2 ×M恒 + 1.2 ×M汽 = 1.2 ×2.54 + 1.2 ×2.17 = 5.65kN·m正常使用极限状态组合：短期组合 Msd = M 恒 + 0.7M 汽 = 2.54+ 0.7 ×2.17 = 4.06kN·m长期组合 Mld = M 恒 + 0.4M 汽 = 2.54+ 0.4 ×2.17 = 3.4

7、1kN·m三、强度验算1. 材料参数从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表3.1.4查得：C20 混凝土的轴心抗压强度设计值 f cd = 9.2 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表 3.2.3-1查得：R235钢筋的抗拉强度设计值f sd = 195 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表3.2.4查得：R235钢筋的弹性模量 Es= 210000.0 ×105 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表5.2.1查得： 构件的正截面相对界限受压区高度 b = 0.622. 验算结果管节处预留 10mm接缝宽度，故实际管节

8、长为 2000-10 = 1990 mm 考虑任意位置都可能承受正、负弯矩，故管涵内、外侧都应布置钢筋。ho = 120-25 = 95 mmx = fsdAs/ （f cdb）= 195 × 21×78.5/ （9.2 ×1990） = 17.6 mmho× b = 95 × 0.62 = 58.9 mm > x = 17.6 mm，满足要求-6-6f cd× b× x×（ ho-x/2 ）× 10= 9.2 ×1990×17.6 ×（ 95-17.6/2 ）

9、5; 10= 27.78kN·m > o× Mud = 0.9 ×5.65 = 5.09kN·m故截面强度验算满足要求！ 四、裂缝宽度验算由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中第6.4.3条和第6.4.4条规定：6ss = M s×10 / （0.87 ×As× ho）62= 4.06 ×10 / （0.87 ×21×78.5 × 95） = 29.8 N/mm = A s/ （b×ho）= 21 ×78.5/ （ 1990×95） = 0.0

10、0872 > 0.002 时，取 = 0.002对于光面钢筋，取 C1 = 1.4C2 = 1+0.5 ×Mld /Msd= 1+0.5 × 3.41/4.06 = 1.42当为混凝土板式受弯构件时， C3 取 1.15Wtk = C 1×C2×C3×ss /Es ×（ 30+d） / （0.28+ ）= 0.046 mm= 1.40 ×1.42 ×1.15 ×29.8/210000 ×（ 30+10） / （ 0.28+0.00200 ）Wtk = 0.046 mm 0.2 mm故裂缝宽度验算满足要求！五、地基应力验算当基底只承受轴心荷载时，按公路桥涵地基与基础设计规范式4.2.2-1 ，基底岩土承载力应满足： p = N/A faq 恒' =（1000+2000） /10