立交段改造项目-箱涵结构设计计算书

三纵线柏树堡立交至北环立交段改造项目

工程编号：

箱涵结构设计计算书

箱涵结构设计计算

1、工程概况

根据总体设计，本次涉及的箱涵结构工程主要内容包括：Y1H~Y6H箱涵。

根据排水需求，箱涵均为单箱单室设计，采用钢筋混凝土结构形式，各箱涵信息如下表:

箱涵编号内轮廓尺寸(mm)四边倒角尺寸(nrn)顶底板厚及侧墙厚(mm)最大覆土深度(m)

Y1H2750X2650500X2503004.35

Y2H2600X2000500X2503005.35

Y3H2500X3000500X2503005.359

Y4H2500X3000500X2503001.9

Y5H3400X2500800X4003506.97

Y6H2700X2500500X2503002.36

结构设计计算中，车行荷载考虑为等代覆土厚度1m,其典型横断面如下图所示:

丫6H箱涵箱涵一殁构造

(2700mmx2500mmW)

2、设计采用的规范和技术标准

(1)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)

(2)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)

(3)《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)

(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

(5)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)

(6)《地下工程防水技术规范》(GB50108—2008)

(7)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)

(8)《城市人行天桥与人行地通技术规范》(CJJ69-95)

3、主要设计技术标准

3.1设计年限:箱涵设计年限为50年。

箱涵结构，按照GB50332-2002,结构重要性系数ro取1.0。

3.2地震设防标准：根据《中国地震烈度区划图（1990）》，场地地震基本烈度为6°（构

造设防）。

3.3场地类别：II类。

3.4设计荷载：汽车荷载：城-A级;人群荷载：4.OkN/m2o

4、Y1H箱涵计算

4.1强度及配筋计算

取每延米结构为计算模型。

计算荷载参数的取值：

结构自重：由软件自动考虑；

顶板压力：汽车荷载等代成/Flm高覆土，最大覆土为，，土的容重取y=2（RN/〉,

4=/（"+〃）

土侧压力：按下式计算：q；=Ky1H+h+h）

其中：

K-.土的主动土压力系数，取摩擦角为30°,则后0.333；

/：土的容重；加计算截面距离顶板的距离；

底板压力：取顶板压力再加上结构自重及车重、人重（或水重）形成的荷载集度,

%=%+（，“+几匕+q军B军+g人B人）/B

其中：

/1.：混凝土容重，取26kN/m1/».：水容重；

q车：车辆荷载集度，取20kN/nAq人：人群荷载集度，取4kN/n?。

%：结构每延米体积；灰：水每延米体积；

B-.结构总宽；B1：：车行宽度；人行宽度。

结构采用里正设计计算软件进行计算，计算结果如下：

［计算简图］

2

「nTrrmr

2

0

03

2

07-

010

1

0

0

5

B)m)m)m)m)m

G(((((

50000

范20500

规0形53933

.00.1.0.2.0.0

)!碎1矩11

P

I

：

0?：

态数

状：段：：

限型分数求

：类的次要：：：：：

］］极］

准力面算代证宽度度度度

件数标能断计迭验数半厚高厚厚

条参范载砌段算力参板板墙墙板

算本规承衬每计抗砌底底侧侧顶

计基衬

［［［

底板围岩弹抗系数:20.000(MN/m3)

侧墙围岩弹抗系数：0.001(Wm3)

顶板围岩弹抗系数：0.001(Wm3)

衬砌的弹性模量：31500.000(MPa)

［荷载参数］

底部山岩压力（侧）：26.500(kN/m)

底部山岩压力（中）:26.500(kN/m)

侧向山岩压力（上）：35.700(kN/m)

侧向山岩压力（下）：57.300(kN/m)

顶部山岩压力（侧）：107.000(kN/m)

顶部山岩压力（中）：107.000(kN/m)

内水压力水头：0.000(m)

外水压力水头：0.000(m)

外水压力折减系数（?）：0.000

顶板灌浆压力：0.000(kPa)

顶板灌浆压力作用起点距离：0.000(m)

其它段灌浆压力：0.000(kPa)

衬砌容重：26.000(kN/m3)

［荷载组合参数］

编号荷载名称是否计算分项系数

1衬砌自重V1.20

2顶岩压力V1.20

3底岩压力V1.20

4侧岩压力V1.40

5内水压力V1.00

6外水压力V1.00

4

7顶部灌浆压力V1.00

8其余灌浆压力1.00

［配筋参数］

对称配筋：是

混凝土等级：C35

纵筋等级：HRB400(fy=360kPa,fyk=400kPa)

箍筋计算：计算

箍筋等级：HRB400(fy=360kPa,fyk=400kPa)

箍筋间距：200(mm)

配筋计算as：60(mm)

配筋调整系数：1.00

裂缝计算：计算

最大裂缝宽度允许值：0.20(mm)

单侧钢筋：10E18

碎保护层厚度：40(mm)

［计算结果］

［内力配筋计算］

计算结论:经过2次计算，达到各点设定抗力条件和法向位移一致!

轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋箍筋面积抗剪验

算

NQMUVwAsAv

(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)（度）(kPa)(mm2)(mm2)

底板（从中心向左等分10段）：

5

0-106.8100.00091.4620.0006.2660.0000.11296.1218.2满足

1-106.81022.54889.743-0.0026.2810.0110.11269.5218.2满足

2-106.81045.18884.580-0.0036.3250.0220.11189.9218.2满足

3-106.81068.00575.952-0.0056.3970.0320.11056.7218.2满足

4-106.81091.08063.826-0.0076.4940.0410.1869.6218.2满足

5-106.810114.48348.156-0.0096.6120.0480.1627.8218.2满足

6-106.810138.27128.889-0.0106.7450.0520.1600.0218.2满足

7-106.810162.4815.962-0.0126.8880.0540.1600.0218.2满足

8-106.810187.132-20.691-0.0147.0320.0540.1600.0218.2满足

9-106.810212.216-51.136-0.0167.1700.0490.1673.7218.2满足

10-106.810237.696-85.437-0.0177.2910.0410.11203.1218.2满足

侧墙（从下向上等分10段）：

0-237.696-106.810-85.437-7.291-0.0170.0410.01061.7218.2满足

1-234.935-83.591-57.375-7.2980.1470.0240.0631.6218.2满足

2-232.174-61.264-36.030-7.3050.2400.0130.0600.0218.2满足

3-229.412-39.829-21.141-7.3130.2870.0060.0600.0218.2满足

4-226.651-19.286-12.444-7.3200.3090.0020.0600.0218.2满足

5-223.8900.364-9.675-7.3270.314-0.0000.0600.0218.2满足

6-221.12919.123-12.571-7.3340.307-0.0030.0600.0218.2满足

7-218.36836.989-20.869-7.3410.284-0.0070.0600.0218.2满足

8-215.60653.964-34.307-7.3470.235-0.0130.0600.0218.2满足

9-212.84570.046-52.620-7.3540.143-0.0230.0600.0218.2满足

10-210.08485.236-75.546-7.361-0.014-0.0390.0938.9218.2满足

顶板（从左向中心等分10段）

0-85.236-210.084-75.5460.014-7.361-0.0390.01073.8218.2满足

1-85.236-189.076-45.1100.012-7.474-0.0460.0604.1218.2满足

6

2-85.236-168.067-17.8780.011-7.602-0.0500.0600.0218.2满足

3-85.236-147.0596.1500.010-7.736-0.0500.0600.0218.2满足

4-85.236-126.05026.9750.008-7.868-0.0480.0600.0218.2满足

5-85.236-105.04244.5960.007-7.992-0.0440.0600.0218.2满足

6-85.236-84.03459.0130.006-8.100-0.0380.0818.6218.2满足

7-85.236-63.02570.2260.004-8.190-0.0300.0991.7218.2满足

8-85.236-42.01778.2350.003-8.256-0.0200.01115.3218.2满足

9-85.236-21.00883.0410.001-8.297-0.0100.01189.4218.2满足

10-85.2360.00084.6430.000-8.3110.0000.01214.1218.2满足

［配筋结果］

衬砌内侧纵筋最大面积As=1296.lmm'2,夕卜侧纵筋最大面积Asi=1296.1mm"2；

纵筋面积总和As=2592.lmm"2o

箍筋最大面积Av=218.

截面尺寸抗剪验算：满足。

注:此处纵筋即为受力筋。

［裂缝计算］

计算结论:经过2次计算，达到各点设定抗力条件和法向位移一致!

轴向力弯矩围岩抗力实配钢筋裂缝宽度拉筋应力

NkMk（单侧）Wmaxstress

(kN)(kN.m)(kPa)(mm)(MPa)

底板（从中心向左等分10段）:

0-76.62778.9260.10410E180.10132.4

1-76.62777.4970.10410E180.10129.8

7

2-76.62773.2050.10510E180.08121.7

3-76.62766.0310.10610E180.06108.4

4-76.62755.9470.10810E180.0389.6

5-76.62742.9140.11010E180.0265.4

6-76.62726.8840.11210E180.0136.2

7-76.6277.8050.11510E18——

8-76.627-14.3830.11710E180.0014.5

9-76.627-39.7370.12010E180.0259.6

10-76.627-68.3150.12210E180.07112.6

侧墙（从下向上等分10段）：

0-198.080-68.3150.00010E180.0391.4

1-195.779-48.1720.00010E180.0256.3

2-193.478-32.8270.00010E180.0131.2

3-191.177-22.0930.00010E18————

4-188.876-15.7820.00010E18——

5-186.575-13.7060.00010E18——

6-184.274-15.6760.00010E18——

7-181.973-21.5040.00010E18——

8-179.672-31.0040.00010E180.0129.7

9-177.371-43.9860.00010E180.0251.6

10-175.070-60.2630.00010E180.0380.6

顶板（从左向中心等分10段）:

0-60.548-60.2630.00010E180.04100.7

1-60.548-34.9000.00010E180.0253.5

2-60.548-12.2070.00010E180.0012.9

3-60.5487.8170.00010E18——

8

4-60.54825.1710.00010E180.0135.7

5-60.54839.8550.00010E180.0262.7

6-60.54851.8690.00010E180.0385.0

7-60.54861.2130.00010E180.05102.5

8-60.54867.8880.00010E180.07115.0

9-60.54871.8930.00010E180.09122.5

10-60.54873.2270.00010E180.09125.0

注：

裂缝结果中''一」'表示按规范对于e0/h(K=0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。

4.2抗剪承载力计算

根据《混凝土结构设计规范》第6.3.3条，不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件，其

斜截面的受剪承载力应符合下列规定：

K<0.l/3hf,bh0其中瓦=(800/4)”

计算取倒角位置最小截面及最大截面验算，结果如下：

倒角最小截面倒角最大截us

混凝土等级C35混凝土等级C35

bh1bh1

ft/MPa1.57ft/MPaL57

b/mm1000b/mm1000

hO/mm300hO/mm550

hO再取值800hO再取值800

抗剪承载力(kN)329.7抗剪承载力(kN)604.45

剪力设计值(kN)138.271剪力设计值(kN)212.216

抗力大于效应，结果满足规范要求。

4.3地基承载力计算

前面计算可知每延米底板均布荷载为159KN/m,因地基承载力必须大于底板均布荷载值，

本设计地基承载力取值200kPa。如地基条件达不到要求承载力，则需要对基础进行换填以满足

承载力要求。

5、Y2H箱涵计算

5.1强度及配筋计算

9

［计算简图］

［计算条件］

［基本参数］

规范标准：验规范GB50010-2002

承载能力极限状态?0：1.0

衬砌断面类型:矩形

10

每段计算的分段数：10

计算迭代次数：10

抗力验证要求：力；

衬砌参数］

底板半宽：1.450(m)

底板厚度：0.300(m)

侧墙高度：2.300(m)

侧墙厚度：0.300(m)

顶板厚度：0.300(m)

底板围岩弹抗系数：20.000(MN/m3)

侧墙围岩弹抗系数：0.001(MN/m3)

顶板围岩弹抗系数：0.001(MN/m3)

衬砌的弹性模量：31500.000(MPa)

荷载参数］

底部山岩压力（侧）：20.000(kN/m)

底部山岩压力（中）：20.000(kN/m)

侧向山岩压力（上）：42.300(kN/m)

侧向山岩压力（下）：57.600(kN/m)

顶部山岩压力（侧）：127.000(kN/m)

顶部山岩压力（中）：127.000(kN/m)

内水压力水头：0.000(m)

外水压力水头：0.000(m)

外水压力折减系数（?）：0.000

顶板灌浆压力：0.000(kPa)

顶板灌浆压力作用起点距离：0.000(m)

其它段灌浆压力:0.000(kPa)

II

衬砌容重:26.000(kN/m3)

［荷载组合参数］

编号荷载名称是否计算分项系数

1衬砌自重1.20

2顶岩压力1.20

3底岩压力1.20

4侧岩压力1.40

5内水压力1.00

6外水压力1.00

7顶部灌浆压力1.00

8其余灌浆压力1.00

［配筋参数］

对称配筋：是

混凝土等级：C35

纵筋等级：HRB400(fy=360kPa,fyk=400kPa)

箍筋计算：计算

箍筋等级：HRB400(fy=360kPa,fyk=400kPa)

箍筋间距：200(mm)

配筋计算as：60(mm)

配筋调整系数：1.00

裂缝计算：计算

最大裂缝宽度允许值：0.20(nun)

单侧钢筋：10E18

险保护层厚度：40(mm)

［计算结果］

12

［内力配筋计算］

计算结论:经过2次计算，达到各点设定抗力条件和法向位移一致!

轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋箍筋面积抗剪验

算

NQMUVWAsAv

(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)（度）(kPa)(mm"2)(mm-2)

底板（从中心向左等分10段）

0-87.5420.00099.0860.0007.6970.0000.21434.5218.2满足

1-87.54224.45897.313-0.0017.7110.0120.21407.2218.2满足

2-87.54249.00091.989-0.0037.7550.0230.21325.0218.2满足

3-87.54273.70883.095-0.0047.8250.0330.21187.8218.2满足

4-87.54298.65770.602-0.0057.9210.0420.2995.0218.2满足

5-87.542123.91354.470-0.0078.0370.0490.2746.0218.2满足

6-87.542149.53134.650-0.0088.1690.0550.2600.0218.2满足

7-87.542175.54811.086-0.0098.3110.0570.2600.0218.2满足

8-87.542201.984-16.280-0.0118.4570.0570.2600.0218.2满足

9-87.542228.837-47.509-0.0128.5970.0530.2638.6218.2满足

10-87.542256.080-82.661-0.0138.7240.0460.21181.1218.2满足

侧墙（从下向上等分10段）:

0-256.080-87.542-82.661-8.724-0.0130.0460.0999.0218.2满足

1-253.927-69.241-64.641-8.7300.1420.0320.0723.2218.2满足

2-251.774-51.433-50.773-8.7360.2490.0220.0600.0218.2满足

3-249.622-34.117-40.944-8.7420.3180.0130.0600.0218.2满足

4-247.469-17.294-35.041-8.7480.3550.0060.0600.0218.2满足

13

5-245.316-0.964-32.951-8.7540.367-0.0000.0600.0218.2满足

6-243.16314.874-34.560-8.7600.354-0.0060.0600.0218.2满足

7-241.01030.219-39.755-8.7660.314-0.0130.0600.0218.2满足

8-238.85845.071-48.423-8.7720.245-0.0210.0600.0218.2满足

9-236.70559.431-60.450-8.7780.140-0.0320.0677.2218.2满足

10-234.55273.298-75.723-8.783-0.011-0.0440.0915.2218.2满足

顶板（从左向中心等分10段）

0-73.297-234.552-75.7230.011-8.783-0.0440.01089.4218.2满足

1-73.297-211.097-43.4130.010-8.905-0.0510.0600.0218.2满足

2-73.297-187.642-14.5050.009-9.039-0.0540.0600.0218.2满足

3-73.297-164.18611.0030.008-9.177-0.0550.0600.0218.2满足

4-73.297-140.73133.1090.007-9.313-0.0520.0600.0218.2满足

5-73.297-117.27651.8150.006-9.439-0.0470.0720.4218.2满足

6-73.297-93.82167.1190.004-9.549-0.0400.0956.6218.2满足

7-73.297-70.36679.0230.003-9.640-0.0310.01140.3218.2满足

8-73.297-46.91087.5250.002-9.707-0.0220.01271.5218.2满足

9-73.297-23.45592.6270.001-9.748-0.0110.01350.2218.2满足

10-73.2970.00094.3270.000-9.7620.0000.01376.5218.2满足

［配筋结果］

衬砌内侧纵筋最大面积As=1434.5mnT2,外侧纵筋最大面积Asi=1434.5mnf2；

纵筋面积总和As=2869.lmnT2。

箍筋最大面积Av=218.2mnf2o

截面尺寸抗剪验算：满足。

注:此处纵筋即为受力筋。

14

［裂缝计算］

计算结论:经过2次计算，达到各点设定抗力条件和法向位移一致!

轴向力弯矩围岩抗力实配钢筋裂缝宽度拉筋应力

NkMk（单侧）Wmaxstress

(kN)(kN.m)(kPa)(mm)(MPa)

底板（从中心向左等分10段）:

0-62.85684.1620.12810E180.13145.0

1-62.85682.6860.12810E180.12142.2

2-62.85678.2540.12910E180.11133.9

3-62.85670.8510.13010E180.08120.1

4-62.85660.4500.13210E180.04100.6

5-62.85647.0180.13410E180.0375.6

6-62.85630.5140.13610E180.0245.0

7-62.85610.8910.13910E180.0010.5

8-62.856-11.9030.14110E180.0012.1

9-62.856-37.9200.14410E180.0258.7

10-62.856-67.2100.14610E180.07113.3

侧墙（从下向上等分10段）：

0-213.400-67.2100.00010E180.0387.1

1-211.606-54.2640.00010E180.0264.6

2-209.812-44.2830.00010E180.0247.9

3-208.018-37.1870.00010E180.0136.5

4-206.224-32.8960.00010E180.0130.0

5-204.430-31.3280.00010E180.0127.8

6-202.636-32.4030.00010E180.0129.6

15

7-200.842-36.0380.00010E180.0135.4

8-199.048-42.1550.00010E180.0245.6

9-197.254-50.6710.00010E180.0260.4

10-195.460-61.5050.00010E180.0379.6

顶板(从左向中心等分10段):

0-52.030-61.5050.00010E180.05104.7

1-52.030-34.5810.00010E180.0254.5

2-52.030-10.4900.00010E180.0011.1

3-52.03010.7660.00010E180.0011.5

4-52.03029.1880.00010E180.0244.5

5-52.03044.7760.00010E180.0273.5

6-52.03057.5300.00010E180.0497.3

7-52.03067.4500.00010E180.07115.9

8-52.03074.5350.00010E180.10129.2

9-52.03078.7860.00010E180.11137.1

10-52.03080.2030.00010E180.12139.8

注:

裂缝结果中''一」'表示按规范对于e0/h(K=0.55的偏心受压构件，可不验算裂缝宽度。

5.2抗剪承载力计算

倒角最小截面倒角最大截口0

混凝土等级C35混凝土等级C35

bh1bh1

ft/MPa1.57ft/MPaL57

b/mm1000b/mm1000

hO/mm300hO/mm550

hO再取值800hO再取值800

抗剪承载力(kN)329.7抗剪承载力(kN)604.45

剪力设计值(kN)149.531剪力设计值(kN)228.837

抗力大于效应，结果满足规范要求。

5.3地基承载力计算

16

前面计算可知每延米底板均布荷载为171KN/m,因地基承载力必须大于底板均布荷载值，

本设计地基承载力取值200kPa。如地基条件达不到要求承载力，则需要对基础进行换填以满足

承载力要求。

6、Y3H箱涵计算

6.1强度及配筋计算

［计算简图］

［计算条件］

［基本参数］

规范标准:碎规范GB50010-2002

承载能力极限状态?0：1.0

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衬砌断面类型：矩形

每段计算的分段数：10

计算迭代次数：10

抗力验证要求：高

［衬砌参数］

底板半宽：1.400(m)

底板厚度：0.300(m)

侧墙高度：3.300(m)

侧墙厚度：0.300(m)

顶板厚度：0.300(m)

底板围岩弹抗系数：20.000