地下浅埋通道设计汇总

-.z.一、设计题目（1）设计任务1、将*浅埋地下通道结构进行结构设计2、确定结构构件的截面尺寸。3、确定结构的计算简图。4、各构件的荷载、内力及配筋计算。5、手绘和计算机绘制结构配筋图。（2）基本资料*浅埋地下通道结构尺寸示意下所示。1、埋置深度：11.8m。2、地下水位：自然地面以下7m。3、土层①：粉质粘土，重度、内摩擦角、粘聚力分别为r1=18kN/m，c=10kN/m，φ=15°。土层②：粘土，重度=17kN/m，c=25kN/m，φ=15°土层3：粘土，重度=17.5kN/m，c=27kN/m，，φ=17°4、土层厚度以埋置深度为界。5、地面超载：12.64kN/m。6、水土压力分项系数：1.2。7、地面超载荷载分项系数：1.2。8、混凝土强度等级为C30；重度为25kN/m；弹性模量为1.410MPa；泊松比为0.167。9、钢筋等级为HPB335。10、地基变形模量为50MPa；泊松比为0.3。（3）计算假定1、结构刚度远大于地基土的刚度。2、不考虑结构侧向位移。3、计算时忽略加腋的影响。4、考虑荷载最不利组合。（4）参考规*1、《混凝土结构设计规*》——GB50010-20102、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》——JTGD62-20043、《公路桥涵地基与基础设计规*》——JTGD63-20074、《公路桥涵设计通用规*》——JTGD60-20045、《建筑结构制图标准》——GBT50105—2001二、荷载计算.（1）顶板荷载计算1、覆土压力：2、水压力：顶板自重：底面超载：综上所述，板底荷载计算（3）地基反力计算地下通道结构刚度远大于地基土的刚度，故假定地基反力为直线分布。(4)侧墙荷载计算根据朗肯主动土压力计算方法，计算土中侧向土压力。并且用土水分算法，计算侧向水压力。1、侧向土压力主动土压力其中��ka为主动土压力系数土的侧向压力顶板处土的侧向压力底板处土的侧向压力侧向水压力顶板处水压力底板处水压力综上所述,顶板侧压力为：底板侧压力为三、内力计算（1）弯矩分配法计算内力1、计算简图地下通道纵向较长，横向较短，结构所受荷载沿纵向的大小近于不变，故在不考虑结构纵向不均匀变形的情况下，将此结构按照平面应变问题处理。沿纵向取单位长度（1m）的截条，当做闭合框架计算，忽略加腋的影响。忽略中隔墙面积稍小于其他墙体，将杆件简化为等截面杆。同时，由于中隔墙刚度相对较小，侧向力并不十分大，认为中隔墙与上下板的连接方式为铰接，即只能承受轴力的二力杆。计算跨度取中轴线中心至中心距离。得，侧墙计算跨度4.13m，顶板与地板计算跨度为3.875m。在弯矩分配时，不考虑线位移的影响，所以除中隔墙之外所有构件EA认为无穷大，。对中隔墙,EI认为是0，EA=1.4×1010×0.55×1=7700000kN。由荷载计算可见，顶板荷载和地基反力并不平衡，但由于侧壁摩阻力存在，使其保持平衡。所以在侧壁下设置活动绞支座。运用结构力学求解器，其代码如下；结点,1,-3.875,0结点,2,0,0结点,3,3.875,0结点,4,-3.875,4.13结点,5,0,4.13结点,6,3.875,4.13单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,0,1,1,0结点支承,1,1,0,0结点支承,3,3,0,0,0结点支承,2,1,0,0单元荷载,4,3,278.9,0,1,90单元荷载,5,3,278.9,0,1,90单元荷载,1,-3,315,0,1,90单元荷载,2,-3,315,0,1,90单元荷载,6,5,104.2,167.2,0,1,90单元荷载,3,5,167.2,104.2,0,1,90单元材料性质,7,7,7700000,1,0,0,-1单元材料性质,1,6,-1,194104,0,0,-1其计算简图如下；内力计算弯矩图剪力图轴力图设计弯矩、剪力、轴力，考虑到安全因素，在基数按设计弯矩、剪力、轴力，以及之后的配筋过程中，均按照弯矩分配法算得内力进行计算。易知，最大弯矩均出现在中轴线处。然而，底板与顶板与侧墙与中隔墙现浇在一起。截面刚度相对较大，危险截面一般出现在支座边缘。所以，要计算设计弯矩、剪力和轴力。顶板与侧墙交点5顶板与中隔墙交点；底板与侧墙交点；底板与中隔墙交点；抗浮验算取1m宽板带，进行验算。所以；在安全*围内。配筋计算材料参数根据《公路钢筋混凝土桥涵设计规*》——JTGD62-2004中规定；C30等级混凝土抗压强度设计值；fcd=13.8N/mm²C30等级混凝土抗拉强度设计值；ftd=1.39N/mm²HPB335等级钢筋强度设计值；fyd=280N/mm²除中隔墙外均按照压弯构件进行配筋，中隔墙按照受压构件进行配筋。采用对称配筋的形式，示意图如下；（2）跨中正截面配筋计算（除中隔墙外）1、截面尺寸构件AB与CD长度为l=3.875m，构件AD长度为l=4.13m。截面高度h=550mm。截面宽度b=1000mm，考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10mm,取保护层厚度ｃ＝40mm，取as＝55mm。2、确定小偏心还是大偏心对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高度在内力计算中得到的轴力都远小于控制内力，构件认为是大偏心构件。选出下列情况；配筋计算（采用对称配筋）给据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》规*第5.3.10条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比lo/i＞17.5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距eo乘以偏心距增大系数n，相关公式如下；其中；Lo为构件计算长度，对两端固定的构件取0.51.1E截面由于lo/h＞5，考虑放大系数；由于想、实际配筋取F截面G截面（3）节点正截面配筋计算1、截面尺寸构件AB与CD长度为l=6.2m，构件AD长度为l=6m。截面高度h＝600mm。截面宽度b＝1000mm，考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10mm,取保护层厚度ｃ＝40mm，取as＝55mm。2、确定小偏心还是大偏心由于由计算简图算出的内力为节点处内力，而实际的不利截面是侧墙边缘处的截面，对应此截面的弯矩即为设计弯矩，在之前已经求出。对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高选出下列情况对BA点,M=114.3KN·m；N=257.1KN对AB点,M=183.8KN·m；N=257.1KN对AD点,M=258.3KN·m；N=509.9KN对DA点,M=107KN·m；N=509.9KN对DC点,M=177.2KN·m；N=303.4KN对CD点,M=328.6KN·m；N=303.4KN配筋计算（采用对称配筋）给据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》规*第5.3.10条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比lo/b＞5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距eo乘以偏心距增大系数n，相关公式如下：其中：Lo为构件计算长度，对两端固定的构件取0.51.BA截面AB截面AD截面DA截面19DC截面CD截面（4）斜截面抗剪配筋计算跨中剪力值较小（≈0KN），可不做斜截面承载力验算。对于节点剪力，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》规*第5.2.9条规定：最大剪力为结构所有节点处剪力均满足要求。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》规*第5.2.10条规定：上式中1.25为板式受弯构件提高系数.除中隔板底部剪力略大于430KN之外，其他截面均满足要求。但考虑到，配筋采用弯矩分配法。计算时，比较保守。同时，参考弹性地基梁计算中隔板底部的内力，认为也满足要求。由此说明断面厚度足够，不用配置箍筋。中隔板配筋计算对于轴心受压构件，其承载力为：其中，由于构件的l/ho=3.63/0.55=6.6＜10，所以。实际轴心压力远小于混凝土自身抗压承载力按最小配筋率进行配筋。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规*》规*第9.1.12条规定，轴心受压构件全部纵筋配筋率不得小于0.5%；同时，一侧钢筋配筋率不得小于0.2%。所以，受拉区和受压区配筋率都取0.25%采用对称配筋，左右两侧给实际配筋取。五、构造说明（1）混凝土保护层厚度地下结构的特点是外侧与土、水相接触，内测相对湿度较高。故受力钢筋保护层厚度最小厚度比地面机构增加5~10mm。本结构设计中c=40mm。（2）横向受力钢筋为便于施工，将横向受力钢筋与纵向分布钢筋制成焊网。①外侧横向钢筋制成为一闭合钢筋圈。②内侧钢筋则沿横向通长配置。（3）纵向分布钢筋由于考虑混凝土的收缩、温差影响、不均匀沉降等因素的作用，必须配置一定数量的纵向分布钢筋。纵向分布钢筋的配筋率：顶、底板应大于0.15%，对侧墙应大于0.20%。在本结构设计中，纵向分布钢筋采用：①顶板（一侧）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置φ12250(AS=452mm2)；②底板（一侧）：0.5×0.15%×1000×600=450mm2，配置φ12250(AS=452mm2)；③侧墙（一侧）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置φ14250(AS=616mm2)；④中隔墙（一侧）：0.5×0.2%×1000×600=600mm2，配置φ14250(AS=616mm2)。（4）纵向与横向分布网片④在侧墙与中隔墙中，横向分布网片取φ12400。②在顶板与底板中，纵向分布网片取φ12400。（5）箍筋断面厚度足够，不用配置箍筋。（6）刚性节点构造框架转角处的节点构造应保证整体性，根据此处钢筋的布置原则，此点构造说明如下：①沿斜托单独配置斜向直线钢筋φ18250。②沿着框架转角处外侧的钢筋，其钢筋弯曲半径R=200mm>10d=18×10=180mm。③为避免在转角部分的内侧发生拉力时，内