地下浅埋通道设计汇总

..可修编.设计题目（1）设计任务1、将某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）基本资料某浅埋地下通道结构尺寸示意下所示。1、埋置深度：11.8团。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,9=15°。

土层②：粘土，重度=17kN/m,c=25kN/m,9=15°土层3：粘土，重度=17.5kN/m,=27kN/m，，9=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。.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X》——GB50010-20102、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规X》——JTGD62-20043、《公路桥涵地基与基础设计规X》——JTGD63-20074、《公路桥涵设计通用规X》——JTGD60-2004《建筑结构制图标准》——GBT501《建筑结构制图标准》——GBT501荷载计算.(1)顶板荷载计算1、覆土压力：q工rh=18x3+17x4+(17.5-10)x4.8=158KN/m2土 ii2、水压力：

q=rh=10x4.8=48KN/m2水ww3、顶板自重：q=yd=25x0.55=13.75KN/m?4、底面超载：q=12.64KN/m25综上所述，q=1.2x(158+48+13.75+12.64)=278.9KN/m顶(2)板底荷载计算q=q+1.2x—=278.9+1.2x(0.55+0.55+0.4)x3.63x25/8.3=298.5KN/m底顶 L(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。q=q+1.2yd=315KN/m反底(4)反底(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P=(yz+q)k-2｝广a a a其中。❷ka为主动k=tan2(45。一£)土压力系数a2.土的侧向压力顶板处土的侧向压力e=(2rh)tan2(450--)-40=(18x3+17x4+7.5x4.8)x0.548—40=46.6KN/m2ii 2i底板处土的侧向压力e=(£rh)tan2(45。一里)-40=(18x3+17x4+7.5x9.53)x0.548-40=66KN/m2ii 2i2、侧向水压力顶板处水压力e=VYh=0.7x10x4.8=33.6KN/m2ww底板处水压力e=wyh=0.7X10X9.53=66.7KN/m2ww综上所述,顶板侧压力为：q=1.2x(e+e)=1.2x(46.6+33.6)=104.2KN/m2侧 叩底板侧压力为q=1.2x(e+e)=1.2x(66+66.71)=167.2KN/m2侧 叩三、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（1团）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4.13团，顶板与地板计算跨度为3.875件在弯矩分配时，不考虑线位移的影响，所以除中隔墙之外所有构件£人认为无穷大，EI=1.4x1010x-1x0.553x1=194104KN*m2。对中隔墙,EI认为是0,EA=1.4x1010K0.55x1=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；niuiiuiumumumuiiiitttfntttnitnnmtntU)内力计算弯矩图剪力图轴力图（3）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。1、顶板与侧墙交点5M=M—Q*b=—254.5+509.9义0.275=—114.3KN*m上pp2bM=M—Qx_=—254.5+257.1x0.275=—183.8KN*m侧pp2bQ=Q—qx=509.9—104.2x0.275=481.2KN*m上p2bQ=Q—qx=—257.06+104.2x0.275=—228.4KN*m侧p22、顶板与中隔墙交点；bM=M—Qx_=—372.5+570.8x0.2=—258.3KN*m上pp2bQ=Q—qx=570.8—104.2x0.2=550KN*m上p23、底板与侧墙交点；bM=M—Qx-=—260.6+558.6x0.275=—107KN*m下pp2bM=M—Qx_=—260.6+303.4x0.275=—177.2KN*m侧pp2bQ=Q—qx=—558.6+315x0.275=—472KN*m下p2bQ=Q—qx=303.4—167.2x0.275=257.4KN*m侧p24、底板与中隔墙交点；bM=M—Qx-=—461+662x0.2=—328.6KN*m底pp2bQ=Q—qx=662—315x0.2=599KN*m上底p2(4)抗2浮验算取1团宽板带，进行验算。Q=pgv=1000x10x8.3x4.73=392.6KN浮Q=pgv=2500x10x(8.3x0.55x2+3.63x2x0.55+3.63x1x0.4)=364.4KN自重Q =pgh=(1800x3+1700x4+750x4.8)x8.3=131.1KN上覆土Q 364.4+131.1所以；K=±重= =1.24a1.1Q392.6浮在安全X围内。四、配筋计算（1）材料参数根据《公路钢筋混凝土桥涵设计规X》——JTG口62-2004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/mm2

HPB335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；A E BD G C（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。截面高度卜=550171171。截面宽度匕=1000团团，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10团团,取保护层厚度c=40mm,1as=55mmo2、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己=0.56b控制内力N=fbh己=13.8X1000义495*0.56=3825.36KNbcob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；对E点，M=210KN*m；N=257.1KN对F点，M=31.8KN*m；N=509.9KN对G点，M=230.5KN*m；N=303.4KN3、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X》规X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10八＞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©。乘以偏心距增大系数口，相关公式如下；1"=1+ k1400e/h00eC1=0.2+2.7h<1.00eC1=1.15+0.01h<1.00M其中；e=——0NLo为构件计算长度，对两端固定的构件取0.51.在截面M210e=一= X1000=816.8mm0N257.1由于1。片＞5,考虑放大系数；e=ne+h-a=1.01x816.8+192.5=1018mm02由于想、x=-N=257100=19mm<2a=110mmfb13.8X1000 sc1400e1400e/h(~h)2C1C2=1+(1937.51400x816.8/495(550)2=1.0100e 816.8>1.0取1=0.2+2.7-t-o-=0.2>1.0取11 h 495ec1=1.15+0.01hA1.0,取10he'="e—+a'=821-192.5=628.4mm02sNe' 257100X628.4=A'= = =1311mm2sf(h-a') 280X440yd0sA=pbh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min s,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s2、F截面M 31.8e=——= x1000=62mm0N509.9e 62q=0.2+2.7许=0.2+2.7x一=0.54,取0.54i h 4950l 19375q=1.15—0.01件=1.15—0.01— >1.0,取1\o"CurrentDocument"i h 4950n=1+ 1—f-1400e/hl 1 1937.52（-0-）2qq=1+ x =1.07h12 1400x62/495 550200e=ne+h-a=1.07*62+192.5=259mm02N509910由于x=——= mm=37<2a=110mmfb13.8x1000 sche7=ne一+a7=1.07*62—192.5Y0mm2sA=A'= Y0mm2ssf（h一a'）yd0sA=p bh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min s,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s3、6截面M230.5e= = x1000=760mm0N303.4e 760q=0.2+2.7卅=0.2+2.7x-60>1,取11h4950l 19375q=1.15一0.01年=1.15一0.01———>1.0,取11h 4950n=1+ 1-/-（2）2qq=1+1400e/h、h*2001400x760/495x汉=1.015502e=ne+h-a=1.01x760+192.5=960mm02N303400由于乂=——= =25mm<2a=110mmfb13.8x1000 sche'=ne-+a'=-192.5=575mm2s=A'sNe' 303400x575 = =1416mm2f（h-a'） 280x440yd0sA=pbh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min s,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s（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。截面高度卜=600团团。截面宽度匕=1000团团，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10团团,取保护层厚度c=40mm,1as=55mmo2、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，界限相对受压区高己=0.56b控制内力N=fbh己=13.8X1000义495*0.56=3825.36KNbcob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对口人点蒯=107欧・m；N=509.9KN对DJ"M=177.2KN•m；N=303.4KN对CD点,M=328.6KN•m；N=303.4KN4、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X》规X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1。用>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©。乘以偏心距增大系数口，相关公式如下：n=1+1400e/h（於S200e。i=0.2+2.7h<1.00eq1=1.15+0.01/<1.00M其中：e=——0NLo为构件计算长度，对两端固定的构件取0.51.1、8人截面M114.3e=一= —x1000=445mm0N257.1TOC\o"1-5"\h\ze 445c=0.2+2.7卅=0.2+2.7x >1,取1i h 4950l 19375c=1.15—0.01卅=1.15—0.01———>1.0,取1h 49501400x445/495x工二1.015502月=1+ 1-1400x445/495x工二1.0155021400e/h、h*200e=ne+h-a=1.01x445+192.5=642mm02N257060由于乂=——= =20mm<2a=110mmfb13.8x1000 sche'=e-—+a'=256.5mmsNe’ x256.5A=A'= =257060 =535mm2ssf(h-a') 280x440yd0sA=pbh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min s,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s2、人8截面e=M0N257.1183.8 x1000=715mme 715C=0.2+2.7许=0.2+2.7x—>1,取11 h 4950l 1937.5c=1.15—0.01在=1.15—0.01———>1.0,取11 h 495014=1+ 7；——fc-1400e/h001400x715/495 5502x3=1.01e=ne+h-a=1.01x715+192.5=915mm02N由于X=一257060 =19mm<2a=110mmfb13.8x1000c=A’=

sNe’f(h—a') 280x440257060x530 =1106mm2yd0sAs,min=p bh=0.25%x1000x550=1375mmAs,mins,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s3、人口截面0N 509.92583 x1000=507mmTOC\o"1-5"\h\ze 507c=0.2+2.7许=0.2+2.7x50->1,取11 h 4950l 2090c=1.15—0.01#=1.15—0.01 >1.0,取11 h 49502C1C2C1C2=1+1400x507/4955502x吧=1,01“=1+ 7；——fc-1400e/h00e=ne+h-a=1.01x507+192.5=705mm02N

由于XN

由于X=——

fbc509900=37mm<2a=110mm13.8x1000=319.5mm=A’=

=A’=

sNe’f(h—a')509900x319.5 =1322mm2280x440As,minAs,min=pbh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.

s4、口人截面

M107e=——= x1000=210mm0M107e=——= x1000=210mm0N509.9e 210C=0.2+2.7许=0.2+2.7x—0>1,取1i h 4950l 2090C=1.15—0.01件=1.15—0.01 >1.0,取1i h 4950"=1+ 1-fc-（l0）2CC=1+1400e/h、h*2001400x210/495550220902x =1.024e=ne+h-a=1.024x210+192.5=408mm0219N509900由于乂=——= =37mm<2a=110mmfb13.8x1000 sch

e'=e--+a'2s=22.5mm=A'=

sNe’509900x22. =89mm2f（h-a'） 280x440yd0sAs,min=p bh=0.25%x1000x550=1375mmAs,mins,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s5、DC截面M177.2e= = x1000=584mm0N303.4e 584c=0.2+2.7#=0.2+2.7x—>1,取11h4950l 1937.5C=1.15-0.01什=1.15-0.01———>1.0,取11h 49501n=11n=1+ 7—1400e/h002C1c2=1+1400x584/495x3=1.015502e=ne+h-a=1.01x584+192.5=782mm02由于x=N3033800fcb13.8x1000e'=e-h+a'=mm=24mm<2a=110mms=A'=

ssNe'f（h-a'） 280x440303380x590 =979mm2yd0sAs,min=p bh=0.25%x1000x550=1375mmAs,mins,min实际配筋取。20@200.A=1572mm2.s6、CD截面

M328.6e= = x1000=1083mm0N303.4J=0.2+2.7%=0.2+2.7x1283>1,取1i h 4950l 1937.5q=1.15—0.05=1.15—0.01———>1.0,取1i h 4950n=1n=1+ 1j—（%）2qq=1+1 1400e/h、*2001400x1083/495 5502x业二1.01N由于x=—303380 =24mm<2a=110mme=ne+h-a=N由于x=—303380 =24mm<2a=110mmfcb13.8x1000e'=e-h+a'=mm0sA"A'= NA"A'= Ne'ssf（h一a'） =2461mm2280x440yd0sA=pbh=0.25%x1000x550=1375mm2s,min s,min实际配筋取。20@125.A=2513mm2.（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X》规X第5.2.9条规定：最大剪力为V=0.51x10-3xfbh=1382.7KNmax ccu0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X》规X第5.2.10条规定：V<1.25x0.5x10-3xafbh=430KN2td0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430欧之外，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。(5)中隔板配筋计算对于轴心受压构件，其承载力为：N<0.9p(fA+f'A)cdsds其中，由于构件的为0=3.63/0.55=6.6<10,所以①二1。实际轴心压力N=1147KN远小于混凝土自身抗压承载力

Nu=0.9x1x1.38x400x1000=4968KN,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X》规X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%A=pbh=0.25%x1000x400=1000mm2s,min s,min采用对称配筋，左右两侧给实际配筋哑西@235=1272仆旬五、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