新城排水管涵工程（学府二路至正舟路段）箱涵结构计算书

PAGEPAGE16目录258091.设计资料 2255422.设计依据 240263.箱涵典型断面计算（标准段厚度600） 3288914.箱涵典型断面计算（标准段厚度400） 7164335.箱涵断面计算（异形段最大跨度厚度700） 11217436.箱涵断面计算（异形段双孔） 15157767.顶管工作井结构验算 18167038.顶管工作井护壁开挖验算 25新城排水管涵工程（学府二路至正舟路段）箱涵结构计算书设计资料本工程黔江区新城排水管涵工程（学府二路至正舟路段）位于重庆市黔江区舟白镇镇同正舟大道旁。本次拟建的涵洞顶位于现状地面以下9m~11m，箱涵采用单箱单室箱型断面，内空净宽、净高均为4.5m。顶、底板及侧墙厚度为0.60m，终点接顶管处箱涵内空净宽、净高均为3m，与顶、底板相交处设置0.3x0.3m的倒角。设计依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002)箱涵典型断面计算（标准段厚度600）（1）构造型式及尺寸箱涵标准段采用钢筋混凝土箱型结构，内净为4.5×4.5m。箱涵顶、底板厚0.6m，侧墙宽0.6m，顶板与侧墙、底板与侧墙交接处分别设置0.3×0.3m倒角。（2）设计参数沿箱涵纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板覆土： 最大覆土厚度为12m，土的容重取20KN/m3:q=20*(12+1)=260kN/m2土的侧压力：作用在箱涵侧墙的土侧压力按下式计算：q=K（rh1+rh2）其中:K：为土的静止土压力系数,取0.5；r：土的容重(20KN/m2)；h1：计算截面距离地面的深度；h2：车辆荷载的换算覆土厚度；（3）内力计算计算简图、变形及结构内力见下列附图：弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板内侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=6009）构件有效高度h0=56010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.0109914）短期组合弯矩Ms=43100000015）长期组合弯矩Ml=43100000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=143.742194617）裂缝宽度Wfk=0.184424296注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。受弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板外侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=6009）构件有效高度h0=56010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.0109914）短期组合弯矩Ms=46400000015）长期组合弯矩Ml=46400000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=154.747977417）裂缝宽度Wfk=0.198544949注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。由上述计算可知，箱涵设计满足规范要求。箱涵典型断面计算（标准段厚度400）（1）构造型式及尺寸箱涵标准段采用钢筋混凝土箱型结构，内净为3×3m。箱涵顶、底板厚0.4m，侧墙宽0.4m，顶板与侧墙、底板与侧墙交接处分别设置0.3×0.3m倒角。（2）设计参数沿箱涵纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板覆土： 最大覆土厚度为13m，土的容重取20KN/m3:q=20*(13+1)=280kN/m2土的侧压力：作用在箱涵侧墙的土侧压力按下式计算：q=K（rh1+rh2）其中:K：为土的静止土压力系数,取0.5；r：土的容重(20KN/m2)；h1：计算截面距离地面的深度；h2：车辆荷载的换算覆土厚度；（3）内力计算计算简图、变形及结构内力见下列附图：受弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板内侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=4009）构件有效高度h0=36010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.01709555614）短期组合弯矩Ms=19500000015）长期组合弯矩Ml=19500000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=101.164266917）裂缝宽度Wfk=0.112222643注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。受弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板外侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=4009）构件有效高度h0=36010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.01709555614）短期组合弯矩Ms=28300000015）长期组合弯矩Ml=28300000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=146.817884717）裂缝宽度Wfk=0.162866708注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。由上述计算可知，箱涵设计满足规范要求。箱涵断面计算（异形段最大跨度厚度700）（1）构造型式及尺寸箱涵标准段采用钢筋混凝土箱型结构，内净为4.85×4.5m。箱涵顶、底板厚0.7m，侧墙宽0.7m，顶板与侧墙、底板与侧墙交接处分别设置0.3×0.3m倒角。（2）设计参数沿箱涵纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板覆土： 最大覆土厚度为11m，土的容重取20KN/m3:q=20*(11+1)=240kN/m2土的侧压力：作用在箱涵侧墙的土侧压力按下式计算：q=K（rh1+rh2）其中:K：为土的静止土压力系数,取0.5；r：土的容重(20KN/m2)；h1：计算截面距离地面的深度；h2：车辆荷载的换算覆土厚度；（3）内力计算计算简图、变形及结构内力见下列附图：受弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板内侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=7009）构件有效高度h0=66010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.00932484814）短期组合弯矩Ms=47200000015）长期组合弯矩Ml=47200000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=133.5651317）裂缝宽度Wfk=0.179011996注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。受弯构件裂缝计算（单位：N、mm、Mpa）（顶板外侧）1）钢筋表面形状系数C1=12）长期效应影响系数C2=1.53）构件受力性质系数C3=1.154）钢筋弹性模量Es=2000005）纵向受拉钢筋直径d=286）受拉钢筋根数n=107）受拉钢筋合力中心距裂缝边距离t=408）构件高度h=7009）构件有效高度h0=66010）构件宽度b=100011）受拉翼缘宽度bf=012）受拉翼缘厚度hf=013）纵向受拉钢筋配筋率ρ=0.00932484814）短期组合弯矩Ms=52100000015）长期组合弯矩Ml=52100000016）开裂截面受拉钢筋应力σs=147.431001517）裂缝宽度Wfk=0.197595868注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。由上述计算可知，设计满足规范要求。箱涵断面计算（异形段双孔）（1）构造型式及尺寸箱涵异性段段采用钢筋混凝土箱型结构，内净为3.0×4.5m。箱涵顶、底板厚0.7m，侧墙宽0.7m，顶板与侧墙、底板与侧墙交接处分别设置0.3×0.3m倒角。（2）设计参数沿箱涵纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板覆土： 最大覆土厚度为11m，土的容重取20KN/m3:q=20*(11+1)=240kN/m2土的侧压力：作用在箱涵侧墙的土侧压力按下式计算：q=K（rh1+rh2）其中:K：为土的静止土压力系数,取0.5；r：土的容重(20KN/m2)；h1：计算截面距离地面的深度；h2：车辆荷载的换算覆土厚度；（3）内力计算计算简图、变形及结构内力见下列附图截面位置弯矩M轴力N剪力Q偏心距e00.55截面有效高度h0偏心类型正截面安全系数裂缝宽度kN·mkNkNM/Nmmm顶板137.43539.30.390.35大偏心22.060.02上腋角308.4479.2353.30.640.35大偏心7.970.06侧墙170.6524.72.70.330.35大偏心18.19不用验算下腋角361570.24240.630.35大偏心6.880.07底板159.4424.449.70.380.35大偏心19.160.03注：顶板底板按纯弯计算，侧墙按压弯计算。由上述计算可知，设计满足规范要求。7.顶管工作井结构验算1设计资料1.1基本信息圆形水池形式:有盖池内液体重度10.0kN/m3浮托力折减系数1.00裂缝宽度限值0.20mm抗浮安全系数1.10水池的几何尺寸如下图所示:1.2荷载信息地面活荷载:20.00kN/m2活荷载组合系数:0.90荷载分项系数:自重:1.40其它恒载:1.40地下水压:1.40其它活载:1.50荷载准永久值系数:顶板活荷载:0.40地面堆积荷载:0.50地下水压:1.00温(湿)度作用:1.00活载调整系数:其它活载:1.00壁面温差:-10.0℃温差弯矩折减系数:0.65混凝土线膨胀系数:0.0000101.3混凝土与土信息土天然重度:22kN/m3土饱和重度:23kN/m3素填土C=5kPa，φ=26°。红黏土C=20.5kPa，φ=8.4°。修正后的地基承载力特征值fa=10635.90kPa混凝土等级:C30纵筋级别:HRB400混凝土重度:25.00kN/m3配筋调整系数:1.20纵筋保护层厚度:位置顶板(mm)池壁(mm)底板(mm)上侧(内侧)404035下侧(外侧)3535502计算内容（1）荷载标准值计算（2）抗浮验算（3）地基承载力计算（4）内力及配筋计算（5）抗裂度、裂缝计算（6）混凝土工程量计算3荷载标准值计算顶板:恒荷载:顶板自重:10.00kN/m2覆土自重:25.50kN/m2活荷载:地面活荷载:20.00kN/m2底板:恒荷载:顶板自重+池壁自重:104.12kN/m2覆土自重:25.50kN/m2活荷载:地面活荷载:20.00kN/m2池壁:恒荷载:池外侧土压力(池顶):9.17kN/m2池外侧土压力(池底):120.50kN/m2活荷载:温差作用:-31.20kN.m/m地面活荷载:5.14kN/m24地基承载力验算:计算基础底面的压力：池壁内壁圆面积:Aic=πR2=3.14×3.0002=28.27m2池壁外壁圆面积:At=π(R＋t)2=3.14×(3.000＋0.40)2=36.32m2顶板自重Gt=γc×At×t1=25.00×36.32×0.40=363.17kN池壁自重Gs=γc×As×H=25.00×8.04×17.000=3418.05kN底板自重Gb=γc×Ab×t2=25.00×36.32×0.60=544.75kN水池自重Gp=Gt＋Gs＋Gb=363.17＋3418.05＋544.75=4325.97kN覆土重Gc=psv×At=25.50×36.32=926.08kN池内水自重Gw=pw×Aic=0.00×28.27=0.00kN地面活荷载Gq=qm×At=20.00×36.32=726.34kN基础底面的压力pk=(Gp＋Gw＋Gc＋Gq)/Ab=5978.39/36.32=164.62kPa修正后的地基承载力特征值为：10635.90kPapk=164.62kPa<fa=10635.90kPa地基承载力满足5抗浮验算:地下水位位于基底以下,无需验算6内力及配筋计算:(轴力:kN弯矩:kN.m面积:mm2配筋面积:mm2/m)池壁:弯矩外侧受拉为正，轴力受拉为正顶板:下侧受拉为正,底板:上侧受拉为正按《给水排水工程结构设计手册》静力计算查表池壁的约束条件:上端自由,下端固定池壁内力计算查表系数H2/dt=17.0002/6.400×0.40=112.89≥56,按56查表。荷载组合:（1）闭水试验：池内有水，池外无土（2）使用时池内无水：池内无水，池外有土闭水试验：基本组合:1.40×温度作用标准组合:1.00×温度作用准永久组合:1.00×温度作用设计值/标准值/准永久值位置竖向弯矩环向弯矩环向轴力0.00H0.00/0.00/0.0036.40/26.00/26.00373.03/266.45/266.450.10H30.88/22.06/22.0641.55/29.68/29.6874.47/53.20/53.200.20H45.21/32.29/32.2943.93/31.38/31.38-30.47/-21.76/-21.760.30H44.64/31.89/31.8943.84/31.31/31.311.86/1.33/1.330.40H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.202.07/1.48/1.480.50H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.60H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.70H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.75H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.80H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.85H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.90H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.000.95H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.001.00H43.68/31.20/31.2043.68/31.20/31.200.00/0.00/0.00使用时池内无水：基本组合:1.2×池外土作用＋0.90×1.40×(温度作用＋地面活荷载)标准组合:1.00×池外土作用＋0.90×1.00×(温度作用＋地面活荷载)准永久组合:1.00×池外土作用＋1.00×温度作用＋0.50×地面活荷载设计值/标准值/准永久值位置竖向弯矩环向弯矩环向轴力0.00H-0.00/-0.00/-0.0032.76/23.40/26.00-57.97/-44.13/-37.560.10H27.79/19.85/22.0637.39/26.71/29.68-103.22/-79.76/-73.190.20H40.69/29.06/32.2939.54/28.24/31.38-175.88/-134.97/-130.570.30H40.18/28.70/31.8939.46/28.18/31.31-193.71/-151.01/-144.440.40H39.31/28.08/31.2039.31/28.08/31.20-238.96/-186.64/-180.070.50H39.31/28.08/31.2039.31/28.08/31.20-283.75/-221.91/-215.340.60H39.31/28.08/31.2039.31/28.08/31.20-329.45/-257.89/-251.320.70H39.31/28.08/31.2039.31/28.08/31.20-386.05/-302.42/-295.630.75H-0.52/-0.40/-0.34-0.09/-0.07/-0.06-417.28/-327.00/-320.160.80H-9.22/-7.23/-7.11-1.54/-1.21/-1.19-438.71/-343.88/-337.070.85H-18.44/-14.46/-14.23-3.07/-2.41/-2.37-421.17/-330.19/-323.940.90H-23.05/-18.08/-17.78-3.84/-3.01/-2.96-323.78/-253.87/-249.220.95H44.45/32.09/35.1040.17/28.75/31.85-138.36/-108.50/-106.561.00H151.00/115.66/117.2457.93/42.68/45.54-0.00/-0.00/-0.00池壁配筋及裂缝、抗裂度验算:位置计算As配筋实际As裂缝宽度抗裂度竖向内侧800.0E18@1501696.50.16竖向外侧1216.9E18@1501696.50.16环向内侧800.0E16@1501340.40.081.19环向外侧844.3E16@1501340.40.081.19池壁的竖向最大裂缝宽度:0.16<=0.20裂缝满足要求池壁的环向最大抗裂度:1.19<=act×ftk=1.75抗裂度满足要求池壁的环向最大裂缝宽度:0.08<=0.20裂缝满足要求顶板:按《水池结构规程》6.2.4或6.2.5计算顶板的计算半径:R=3.200m顶板的约束条件:简支荷载组合:基本组合:1.40×自重＋1.4×覆土自重＋1.50×地面活荷载S=1.40×10.00＋1.4×25.50＋1.50×20.00=79.7kN/m2准永久组合:自重＋覆土自重＋0.50×地面活荷载S=10.00＋25.50＋0.50×20.00=45.50kN/m2顶板配筋及裂缝验算:位置设计值/准永久值计算As配筋实际As裂缝宽度径向板中54.05/33.97800.0E14@15010770.06径向板边-92.65/-58.24800.0E14@15010770.12环向板中54.05/33.97800.0E14@15010770.06环向板边-15.44/-9.71800.0E14@15010770.02底板:按《水池结构规程》6.2.4或6.2.5计算底板的计算半