3米净跨径明盖板涵整体计算

3米净跨径明盖板涵整体计算DATE2/1/20213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-II级；环境类别：I类环境；净跨径：L0=3m；单侧搁置长度：0.25m；计算跨径：L=3.25m；盖板板端厚d1=26cm；盖板板中厚d2=26cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm；混凝土强度等级为C35；轴心抗压强度fcd=16.1Mpa；轴心抗拉强度ftd=1.52Mpa；主拉钢筋等级为HRB400；抗拉强度设计值fsd=330Mpa；主筋直径为20mm，外径为22mm，共12根，选用钢筋总面积As=0.003770m2涵顶铺装厚H1=9cm；涵顶表处厚H2=10cm；盖板容重γ1=25kN/m3；涵顶铺装容重γ2=25kN/m3；涵顶铺装容重γ3=23kN/m3根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)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)涵顶铺装及涵顶表处自重q=(γ2·H1+γ3·H2)·b=(25×0.09+23×0.10)×0.99=4.50kN/m(2)盖板自重g=γ1·(d1+d2)·b/2/100=25×(26+26)×0.99/2/100=6.44kN/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》(JTGD60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定：车辆荷载顺板跨长La=0.2m车轮重P=70kN根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)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=1.3·P/La=1.3×70/0.20=455.00kN/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=(4.50+6.44)×3.252/8=14.44kNm边墙内侧边缘处剪力V1=(q+g)·L0/2=(4.50+6.44)×3/2=16.41kN2)由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M2=p·La·(L/2-0.7)=455.00×0.20×(3.25/2-0.7)=84.18kNm边墙内侧边缘处剪力V2=p·La·(L0-La/2)/L0+p·La·(L0-1.5)/L0=455.00×0.20×(3.00-0.20/2)/3.00+455.00×0.20×(3.00-1.5)/3.00=133.47kN3)作用效应组合根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定：跨中弯矩γ0Md=0.9(1.2M1+1.4M2)=0.9×(1.2×14.44+1.4×84.18)=121.66kNm边墙内侧边缘处剪力γ0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2)=0.9×(1.2×16.41+1.4×133.47)=185.89kN4.持久状况承载能力极限状态计算截面有效高度h0=d1-c-2.2/2=26-3-1.100=21.9cm=0.219m1)砼受压区高度x=fsd·As/fcd/b=330×0.003770/16.1/0.99=0.078m根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:HRB400钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.53。x≤ξb·h0=0.53×0.219=0.116m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》(JTGD62-2004)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=1.74，不小于45ftd/fsd=0.21,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》(JTGD62-2004)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)=16.1×1000×0.99×0.078(0.219-0.078/2)=223.92kNm≥γ0Md=121.66kNm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》(JTGD62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定:0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×350.5×990×219=654.16kN≥γ0Vd=185.89kN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》(JTGD62-2004)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·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.52×0.99×1000×0.219×1000=205.97kN≥γ0Vd=185.89kN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》(JTGD62-2004)中9.3.13构造要求配置箍筋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》(JTGD62-2004)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=1.0×14.44+0.7×84.18=73.37kNm作用长期效应组合Ml=1.0M1+0.4M2=1.0×14.44+0.4×84.18=48.11kNm受拉钢筋的应力σss=Ms/0.87/As/h0=73.37/0.87/0.003770/0.219=102.13Mpa作用长期效应影响系数C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×48.11/73.37=1.33裂缝宽度Wfk=C1·C2·C3·σss·(30+d)/Es/(0.28+10·ρ)=1×1.33×1.15×102.13×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0174)=0.09mm≤0.20mm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=0.30m，台身宽C2=0.70m，基础宽C3=1.90m背墙宽C4=0.45m，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=0.90m，计算高度H1=1.23m，基础顶深H2=1.75m，基础为2级扩大基础台身容重为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=5.87Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.66Mpa，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+0.09+0.10)*tan(45°-30°/2)=0.89m计算长度B=5.50m=280/5.50/0.89/18=3.16m土的侧压力系数=tan2(45°-30°/2)=0.3333q1=(0.09+0.10+h+d1/2)·b·λ·18=(0.09+0.10+3.16+0.13)×0.99×0.3333×18=20.67kN/mq2=(0.09+0.10+h+H0+0.40/2+d1)·b·λ·18=(0.09+0.10+3.16+0.90+0.20+0.26)×0.99×0.3333×18=27.98kN/mA端处剪力=15.71kN最大弯矩位置x0的计算=5.94kN/m=0.60m最大弯矩计算=4.60kNm2)竖向力当x0=0.60m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)P119.14-0.23-4.31P22.030.130.25P32.660.130.33P47.980.000.00∑P31.81∑M=-3.723)截面验算作用效应组合γ0Md=0.9×(1.2×∑M+1.4×Mmax)=1.78kNmγ0Nd=0.9×1.2×∑P=34.36kNγ0Vd=0.9×1.4×QA=19.79kN偏心矩ee=γ0Md/γ0Nd=0.052m(1)偏心受压承载力验算现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)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=0.2861iy=0.289×C2=0.2023构件长细比，其中长细比修正系数γβ取1.3，构件计算长度l0取1.0H1=1.23m=2.2583=1.5968x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=0.9418=1.0045砌体偏心受压构件承载力影响系数=0.9458构件截面面积A=C2*b=0.6930m2由《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.052m，小于等于0.6×0.5×C2=0.21m，所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力=3847.27kN≥γ0Nd=34.36kN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=0.0809现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力W·ftmd=53.36kNm≥γ0Md=1.78kNm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》(JTGD61-2005)中条文4.0.13计算直接受剪承载力，其中μf=0.7，Nk=41.37kN=935.44kN≥γ0Vd=19.79kN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(kNm)P11.019.14-0.23-4.31P21.02.030.130.25P31.02.