箱涵结构计算书

一、设计资料之勘阻及广创作（一）概况：***道路工程经过水库溢洪道处设置箱涵，箱涵净跨L0=8.0米，净高h0=10.5米，路基红线范围内长49米，箱涵顶最大填土厚度H=3.6米，填土的内摩擦角φ为24°，土体密度γ13，设箱涵采取C25混凝土（fcd=11.5MPa）和HRB335钢筋(fsd=280MPa)。桥涵设计荷载为城-A级，用车辆荷载加载验算。结构平安等级二级，结构重要性系数γ0＝1.0。地基为泥质粉砂岩，［σ0］＝380kPa，本计算书主要内容为结构设计与地基应力验算。（二）依据及规范1、《城市桥梁设计荷载尺度》（CJJ77-98）2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）4、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）二、设计计算（一）截面尺寸拟定（见图1-1）箱涵过流断面尺寸由水利部分提供，拟定顶板、底板厚度δ＝100cm（C1=50cm）侧墙厚度t＝100cm（C2=50cm）故LP=L0+t=8+1=9mhp=h0+δ(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力P＝γ1H+γ2δ×3.6+25×12恒载水平压力顶板处：ep1＝γ1Htan2(45o-φ/2)××tan2（45o-24o2底板处：ep2＝γ1（H＋h）tan2(45o-φ×（3.6+12.5）×tan2（45o-24o/2）22、活载城-A级车辆荷载轴重按《城市桥梁设计荷载尺度》4.1.3条确定，参照《公路桥涵设计通用规范》第4.3.4条2款，计算涵洞顶车辆荷载引起的竖向土压力,车轮扩散角30o。一个汽车后轮横向分布宽o故，两列车相邻车轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度o)×同理，纵向分布宽度o故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下计算o)×车辆荷载垂直压力q车=(140×2××5.6)×2一个汽车后轮横向分布宽o故，两列车相邻车轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度o)×同理，纵向分布宽度o故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下计算o)×车辆荷载垂直压力q车=(140×2××5.61)×22。故，车辆水平压力e车×tan2（45o-24o2(三)内力计算1、构件刚度比(单位长度)K=×＝×2、节点弯矩和构件轴力计算（1）a种荷载作用下（图1-2）涵洞四角节点弯矩：MaA＝MaB＝Mac＝MaD＝-Na1=Na2=0,Na3=Na4=2）MaA＝·mNa3=车辆荷载（P＝q车2）MaA＝·mNa3=（2）b种荷载作用下（图1-3）MbA＝MbB＝Mbc＝MbD＝-Nb1=Nb2=,Nb3=Nb4=0恒载（P＝ep12）MbA＝·mNb1=（3）c种荷载作用下（图1-4）McA＝McD＝McB＝McC＝NC1=NC2=NC3=NC4=0恒载（P＝ep2-ep12）McA＝McD＝·mMcB＝McC＝·mNC1=＝198kNNC2=（4）d种荷载作用下（图1-5）MdA＝-[]·MdB＝-[]·MdC＝-[]·MdD＝-[]·Nd1=,Nd2=Php-,Nd3=Nd4=-车辆荷载（P＝e车2）＝＝＝MdA＝-（）··mMdB＝-（）··mMdC＝-（）··mMdD＝-（）··mNd1=Nd2×Nd3=Nd4=-（5）节点弯矩和轴力计算汇总表如表1-1γ0Sud＝γ0GKQK）(γ0＝1.0)MA××·mMB××·mMC××·mMD××·mN1××N2××N3＝N4××3、构件跨中截面内力计算（1）顶板（图1-6）x=LP××Nx＝N1Mx＝MB+N3x-P××·mVx＝P·x-N3×（2）底板（图1-7）w1＝P+q车-e车××2××2）w2＝P+q车+e车××（10.33+3/92××2）x=LPNx＝N2Mx＝MA+N3x-w1-(w2-w1)××-×·mVx＝w1x+(w2-w1)-N3×4.5+×（3）左侧墙（图1-8）w1p1车××w2p2车××x=hPNx＝N3Mx＝MB+N1x-w1-(w2-w1)××-×（170.68-42.91）·mVx＝w1x+(w2-w1)-N1×5.75+×＝-36.40kN（4）右侧墙（图1-9）x=hPw1p1×w2p2×Nx＝N4Mx＝MC+N1x-w1-(w2-w1)××-×（164.58-36.8）·mVx＝w1x+(w2-w1)-N1×5.75+×（5）构件内力汇总表（表1-2）(四)截面设计1.顶板（B-C）钢筋按左右对称，用最晦气荷载计算。(1)跨中l0=9.0m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0＝＝＝＝＝1×＝2.32＞1.0，取12×＝1.06＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×0.74+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（940－）解得x＝55mm＜ξbh0×940＝526.4mm，为大偏心受压构件。AS＝＝2用Ф16@100mm，实际AS2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×940＝2397kN＞γ0Vd×抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×940＝578.1kN＞γ0Vd×仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=9.0m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。e0＝＝＝＝＝1×＝4.49＞1.0，取12×＝1.09＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×2.29+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（1440－）解得x＝88mm＜ξbh0×1440＝806mm，为大偏心受压构件。AS＝＝＝1947mm2用Ф20@100mm，实际AS＝3140mm2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×1440＝3672kN＞γ0Vd×kN＝kN抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×1440＝885.6kN＞γ0Vd×kN＝kN仅需按构造设置抗剪钢筋。2．底板（A-D）钢筋按左右对称，用最晦气荷载计算。(1)跨中l0=9.0m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0＝＝＝＝＝1×＝1.19＞1.0，取12×＝1.06＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×0.345+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（940－）解得x＝61mm＜ξbh0×940＝526.4mm，为大偏心受压构件。AS＝＝2按构造配筋用Ф16@100mm，实际AS2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×940＝2397kN＞γ0Vd×抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×940＝578.1kN＞γ0Vd×仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=9.0m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。e0＝＝＝＝＝1×＝3.14＞1.0，取12×＝1.09＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×1.57+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（1440－）解得x＝108mm＜ξbh0×1440＝806mm，为大偏心受压构件。AS＝＝＝1716mm2用Ф20@100mm，实际AS＝3140mm2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×1440＝3672kN＞γ0Vd×kN＝kN抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×1440＝885.6kN＞γ0Vd×kN＝kN仅需按构造设置抗剪钢筋。3．左、右侧墙（B-A、C-D）钢筋按左右对称，用最晦气荷载计算。(1)跨中l0=11.5m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0＝＝＝＝＝1×＝3.75＞1.0，取12×＝1.035＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×1.235+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（940－）解得x＝100mm＜ξbh0×940＝526.4mm，为大偏心受压构件。AS＝＝＝2050mm2按构造配筋用Ф18@100mm，实际AS＝2543mm2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×940＝2397kN＞γ0Vd×抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×940＝578.1kN＞γ0Vd×仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=11.5m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。e0＝＝＝＝＝1×＝4.1＞1.0，取12×＝1.07＞1.0，取2η＝1+＝1+e＝ηe0+×2.08+γ0Nde＝fcdbx（h0-）××103××1000×X×（1440－）解得x＝104mm＜ξbh0×1440＝806mm，为大偏心受压构件。AS＝＝＝2214mm2用Ф20@100mm，实际AS＝3140mm2＝满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第9.1.12条的规定。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第5.2.9条：×10-3bh0×10-3××1000×1440＝3672kN＞γ0Vd×抗剪截面尺寸符合规定。×10-3α2bh0×10-3×××1000×1440