雨污混流改造工程-排水涵洞结构计算书

PAGEPAGE20雨污混流改造工程排水涵洞结构计算书目录1.设计资料 12.设计依据 13.排水涵洞结构计算 23.1.标准段A型 23.2.标准段B型 43.3.标准段C型 74.检查井计算 9雨污混流改造工程排水涵洞结构计算书设计资料箱涵考虑覆土厚度≤2.5m，土容重≤20kN/m3，箱涵范围详水施总平面图，作用在箱涵顶的荷载除覆土外，还应计入可能作用其上的汽车活荷载，设计按1m厚等效覆土考虑。箱涵标准段采用单箱单室箱型断面，A型断面室内尺寸为1.5×1.8m，B型断面室内尺寸为1.8×2.1m，C型断面室内尺寸为2.0×2.3m，其中跌水高度为0.3m，顶、底板及侧墙厚度为0.30m。混凝土：C30混凝土。设计依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）《混凝土结构设计规范》（GB50010-20102015年版）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）《地基基础设计规范》（GB50007—2011）《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021《工程结构通用规范》（GB55001-2021）《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）《混凝土结构通用规范》（GB55008-2021）排水涵洞结构计算标准段A型（1）构造型式及尺寸标准段A型断面采用单箱单室矩形断面，断面室内净空为1.5×1.8m，洞顶覆土按H≤2.5m考虑，汽车活荷载设计按1m厚等效覆土考虑,顶板、底板及侧墙厚均为0.3m，侧墙与顶底板相交处设置0.2x0.2m的倒角。（2）设计参数沿涵洞纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板自重：作用在顶板上的结构自重软件自动模拟顶板覆土：最大覆土厚度为20m，土的容重取20KN/m3:q=20*2.5=50kN/m地面活载：设计按20kN/m2考虑；土的侧压力：作用在通道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）内力计算计算简图及结构内力见下列附图：计算简图弯矩图（4）计算结果根据以上内力计算结果，对弯矩最大、最小截面进行裂缝宽度验算（裂缝按0.2mm考虑），截面验算结果如下表：截面位置弯矩（kN-m）板厚度(mm)计算配筋面积(mm2)配筋顶板跨中18.2300603E16@100支座24.4300603E16@100侧墙跨中7.8300600E14@100支座27.5300603E16@100底板跨中19.4300603E16@100支座27.5300603E16@100标准段B型（1）构造型式及尺寸标准段A型断面采用单箱单室矩形断面，断面室内净空为1.8×2.1m，洞顶覆土按H≤2.5m考虑，汽车活荷载设计按1m厚等效覆土考虑,顶板、底板及侧墙厚均为0.3m，侧墙与顶底板相交处设置0.2x0.2m的倒角。（2）设计参数沿涵洞纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板自重：作用在顶板上的结构自重软件自动模拟顶板覆土：最大覆土厚度为20m，土的容重取20KN/m3:q=20*2.5=50kN/m地面活载：设计按20kN/m2考虑；土的侧压力：作用在通道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）内力计算计算简图及结构内力见下列附图：计算简图弯矩图（4）计算结果根据以上内力计算结果，对弯矩最大、最小截面进行裂缝宽度验算（裂缝按0.2mm考虑），截面验算结果如下表：截面位置弯矩（kN-m）板厚度(mm)计算配筋面积(mm2)配筋顶板跨中24.8300603E16@100支座33.2300603E16@100侧墙跨中10.4300600E14@100支座36.9300603E16@100底板跨中25.8300603E16@100支座36.9300603E16@100标准段C型（1）构造型式及尺寸标准段A型断面采用单箱单室矩形断面，断面室内净空为2.0×2.3m，洞顶覆土按H≤2.5m考虑，汽车活荷载设计按1m厚等效覆土考虑,顶板、底板及侧墙厚均为0.3m，侧墙与顶底板相交处设置0.2x0.2m的倒角。（2）设计参数沿涵洞纵向取1m结构作为计算模型，作用在其上的荷载有如下几种类型：顶板自重：作用在顶板上的结构自重软件自动模拟顶板覆土：最大覆土厚度为20m，土的容重取20KN/m3:q=20*2.5=50kN/m地面活载：设计按20kN/m2考虑；土的侧压力：作用在通道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）内力计算计算简图及结构内力见下列附图：计算简图弯矩图（4）计算结果根据以上内力计算结果，对弯矩最大、最小截面进行裂缝宽度验算（裂缝按0.2mm考虑），截面验算结果如下表：截面位置弯矩（kN-m）板厚度(mm)计算配筋面积(mm2)配筋顶板跨中29.8300603E16@100支座39.8300603E16@100侧墙跨中12.3300600E14@100支座44.5300603E16@100底板跨中34.7300603E16@100支座44.5300603E16@100检查井计算1基本资料1.1几何信息水池类型:有顶盖全地下长度L=4.200m,宽度B=2.600m,高度H=5.000m,底板底标高=-6.000m池底厚h3=300mm,池壁厚t1=300mm,池顶板厚h1=250mm,底板外挑长度t2=0mm注：地面标高为±0.000。(平面图)(剖面图)1.2土水信息土天然重度20.00kN/m3,土饱和重度20.00kN/m3,土内摩擦角30度地基承载力特征值fak=300.0kPa,宽度修正系数ηb=0.00,埋深修正系数ηd=1.00地下水位标高-10.000m,池内水深0.000m,池内水重度10.00kN/m3,浮托力折减系数1.00,抗浮安全系数Kf=1.051.3荷载信息活荷载:池顶板20.00kN/m2,地面0.00kN/m2,组合值系数0.90恒荷载分项系数:水池自重1.30,其它1.30活荷载分项系数:地下水压1.50,其它1.50活载调整系数:其它1.00活荷载准永久值系数:顶板0.40,地面0.40,地下水1.00,温湿度1.00考虑温湿度作用:池内外温差10.0度,内力折减系数0.65,砼线膨胀系数1.00(10-5/°C)不考虑温度材料强度折减1.4钢筋砼信息混凝土:等级C30,重度25.00kN/m3,泊松比0.20纵筋保护层厚度(mm):顶板(上30,下30),池壁(内30,外30),底板(上30,下30)钢筋级别:HRB400,裂缝宽度限值:0.20mm,配筋调整系数:1.00构造配筋采用混凝土规范GB50010-20102计算内容(1)地基承载力验算(3)荷载计算(4)内力(考虑温度作用)计算(5)配筋计算(6)裂缝验算3计算过程及结果单位说明:弯矩:kN.m/m钢筋面积:mm2裂缝宽度:mm计算说明：双向板计算按查表恒荷载:水池结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力.活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,地下水压力,温湿度变化作用.裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.水池方位定义如下：3.1地基承载力验算3.1.1基底压力计算(1)水池自重Gc计算顶板自重G1=68.25kN池壁自重G2=413.85kN底板自重G3=81.90kN水池结构自重Gc=G1+G2+G3=564.00kN(2)池内水重Gw计算池内水重Gw=0.00kN(3)覆土重量计算池顶覆土重量Gt1=218.40kN池顶地下水重量Gs1=0kN底板外挑覆土重量Gt2=0.00kN基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=218.40kN基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=0.00kN(4)活荷载作用Gh顶板活荷载作用力Gh1=218.40kN活荷载作用力总和Gh=218.40kN(5)基底压力Pk基底面积:A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=4.200×2.600=10.92m2基底压强:Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A=(564.00+0.00+218.40+0.00+218.40)/10.920=91.65kN/m23.1.2修正地基承载力(1)计算基础底面以上土的加权平均重度rmrm=20.00kN/m3(2)计算基础底面以下土的重度r地下水位于底板下1m以下，不考虑地下水作用，r=20.00kN/m3(3)根据《地基规范》的要求，修正地基承载力:fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=300.00+0.00×20.00×(3.000-3)+1.00×20.00×(6.000-0.5)=410.00kPa3.1.3结论:Pk=91.65<fa=410.00kPa,地基承载力满足要求。3.3荷载计算3.3.1顶板荷载计算:池顶的覆土压力标准值:Pt=1.000×20.00=20.00kN/m2池顶板自重荷载标准值:P1=25.00×0.250=6.25kN/m2顶板活荷载标准值:Ph1=20.00kN/m2池顶均布荷载基本组合:Qt=1.30×P1+1.30×Pt+0.90×1.50×1.00×Ph1=61.13kN/m2池顶均布荷载准永久组合:Qte=P1+Pt+0.40×Ph1=34.25kN/m23.3.2池壁荷载计算:(1)池外荷载:主动土压力系数Ka=0.33侧向土压力荷载组合(kN/m2):部位(标高)土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合地面(0.000)0.000.000.000.000.00池壁顶端(-1.250)8.330.000.0010.838.33底板顶面(-5.700)38.000.000.0049.4038.00(2)池内底部水压力:标准值=0.00kN/m2,基本组合设计值=0.00kN/m23.3.3底板荷载计算(池内无水，池外填土):水池结构自重标准值Gc=564.00kN基础底面以上土重标准值Gt=218.40kN基础底面以上水重标准值Gs=0.00kN基础底面以上活载标准值Gh=218.40kN水池底板以上全部竖向压力基本组合:Qb=(564.00×1.30+218.40×1.30+0.00×1.50+218.40×1.50×0.90×1.00)/10.920=120.14kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合:Qbe=(564.00+218.40+0.00×1.00+20.00×10.920×0.40+0.00×10.920×0.40)/10.920=79.65kN/m2板底均布净反力基本组合:Q=120.14-0.300×25.00×1.30=110.39kN/m2板底均布净反力准永久组合:Qe=79.65-0.300×25.00=72.15kN/m23.3.4底板荷载计算(池内有水，池外无土):水池底板以上全部竖向压力基本组合:Qb=[564.00×1.30+(3.600×2.000×0.000)×10.00×1.30]/10.920=67.14kN/m2板底均布净反力基本组合:Q=67.14-(0.300×25.00×1.30+0.000×10.00×1.30)=57.39kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合:Qbe=[564.00+(3.600×2.000×0.000)×10.00]/10.920=51.65kN/m2板底均布净反力准永久组合:Qe=51.65-(0.300×25.00+0.000×10.00)=44.15kN/m23.4内力,配筋及裂缝计算弯矩正负号规则:顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负荷载组合方式:1.池外土压力作用(池内无水，池外填土)2.池内水压力作用(池内有水，池外无土)3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)(1)顶板内力:弯矩示意图Mx——平行于lx方向板中心点的弯矩；My——平行于ly方向板中心点的弯矩；M0x——平行于lx方向板边缘弯矩；M0y——平行于ly方向板边缘弯矩。计算跨度:lx=3.850m,ly=2.250m,四边简支按双向板计算.荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)内力组合x向跨中Mxy向跨中Myx向边缘M0xy向边缘M0y基本组合12.4327.470.000.00准永久组合6.9615.390.000.00(2)XZ(前后)侧池壁内力:弯矩示意图Mx——平行于lx方向板中心点的弯矩；Mz——平行于lz方向板中心点的弯矩；M0x——平行于lx方向板边缘弯矩；M0z——平行于lz方向板边缘弯矩。计算跨度:lx=3.900m,lz=4.450m,三边固定,顶边简支池壁类型:普通池壁,按双向板计算1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)池外土内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M13.9110.59-30.21-31.280.00池外土+温湿度作用内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池外土压力13.9110.59-30.21-31.280.00温湿度作用-21.45-23.26-28.11-25.06-0.00ΣM-7.54-12.67-58.33-56.34-0.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)池外土内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M10.708.15-23.24-24.060.00池外土+温湿度作用内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池外土压力10.708.15-23.24-24.060.00温湿度作用-15.89-17.23-20.82-18.57-0.00ΣM-5.19-9.08-44.07-42.62-0.002.池内有水，池外无土时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)池内水内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00池内水+温湿度作用内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池内水压力-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00温湿度作用-21.45-23.26-28.11-25.06-0.00ΣM-21.45-23.26-28.11-25.060.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)池内水内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00池内水+温湿度作用内力组合水平跨中Mx竖向跨中Mz水平边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池内水压力-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00温湿度作用-15.89-17.23-20.82-18.57-0.00ΣM-15.89-17.23-20.82-18.570.00(3)YZ(左右)侧池壁内力:弯矩示意图My——平行于ly方向板中心点的弯矩；Mz——平行于lz方向板中心点的弯矩；M0y——平行于ly方向板边缘弯矩；M0z——平行于lz方向板边缘弯矩。计算跨度:ly=2.300m,lz=4.450m,三边固定,顶边简支池壁类型:普通池壁,按双向板计算1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)池外土内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M7.283.70-13.22-12.530.00池外土+温湿度作用内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池外土压力7.283.70-13.22-12.530.00温湿度作用-22.98-23.65-24.91-23.73-0.00ΣM-15.70-19.95-38.13-36.25-0.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)池外土内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M5.602.85-10.17-9.640.00池外土+温湿度作用内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池外土压力5.602.85-10.17-9.640.00温湿度作用-17.02-17.52-18.45-17.57-0.00ΣM-11.42-14.67-28.62-27.21-0.002.池内有水，池外无土时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)池内水内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00池内水+温湿度作用内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池内水压力-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00温湿度作用-22.98-23.65-24.91-23.73-0.00ΣM-22.98-23.65-24.91-23.730.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)池内水内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00池内水+温湿度作用内力组合水平跨中My竖向跨中Mz水平边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)池内水压力-0.00-0.00-0.00-0.00-0.00温湿度作用-17.02-17.52-18.45-17.57-0.00ΣM-17.02-17.52-18.45-17.570.00(4)底板内力:计算跨度:lx=3.900m,ly=2.300m,四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算.1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表内力组合x向跨中Mxy向跨中Myx向边缘M0xy向边缘M0y简支基底反力23.5651.450.000.00池壁传递弯矩-17.84-34.45-36.25-56.34ΣM5.7217.01-36.25-56.34②准永久组合作用弯矩表内力组合x向跨中Mxy向跨中Myx向边缘M0xy向边缘M0y简支基底反力15.4033.630.000.00池壁传递弯矩-13.50-26.03-27.21-42.62ΣM1.907.60-27.21-42.622.池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表内力组合x向跨中Mxy向跨中Myx向边缘M0xy向边缘M0y简支基底反力12.2526.750.000.00池壁传递弯矩0.000.000.000.00ΣM12.2526.750.000.00②准永久组合作用弯矩表内力组合x向跨中Mxy向跨中Myx向边缘M0xy向边缘M0y简支基底反力9.4220.580.000.00池壁传递弯矩0.000.000.000.00ΣM9.4220.580.000.00(5)配筋及裂缝:配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.裂缝计算根据《给排水结构规范》附录A公式计算.按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:①顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm)配筋示意图Ax——平行于lx方向的板跨中钢筋；Ay——平行于ly方向的板跨中钢筋；A0x——平行于lx方向的板边缘钢筋；A0y——平行于ly方向的板边缘钢筋。配筋部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度x向跨中Ax下侧12.43500E14@15010260.02y向跨中Ay下侧27.47500E14@15010260.05x向边缘A0x上侧0.00500E14@15010260.00y向边缘A0y上侧0.00500E14@15010260.00②XZ(前后)侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm)配筋示意图Ax——平行于lx方向的板跨中钢筋；Az——平行于lz方向的板跨中钢筋；A0x——平行于lx方向的板边缘钢筋；A