2米净跨径4.45米填土暗盖板涵计算书

2米净跨径4.45米填土暗盖板涵计算 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 一.盖板计算 1.设计资料 汽车荷载等级:公路-I级, 环境类别:I类环境, 净跨径:L=2m, 单侧搁置长度:0.60m, 计算跨径:L=2.3m, 填土高:H=4.45m, 0 盖板板端厚d=30cm,盖板板中厚d=30cm,盖板宽b=0.99m,保护层厚度c=3.5cm, 12 混凝土强度等级为C30, 轴心抗压强度f=14.3Mpa, 轴心抗拉强度f=1.43Mpa, cdtd 主拉钢筋等级为HRB335, 抗拉强度设计值f=280Mpa, sd2 主筋直径为20mm～外径为22mm～共20根～选用钢筋总面积A=0.006284m s33 盖板容重γ=18kN/m =25kN/m, 土容重γ12 根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中7.0.6关于涵洞结构的计算假定:盖板按两端简支的板计算～可不考虑涵台传来的水平力 2.外力计算 1) 永久作用 (1) 竖向土压力 q=γ?H?b=18×4.45×0.99=79.299kN/m 2 (2) 盖板自重 g=γ?(d+d)?b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m 112 2) 由车辆荷载引起的垂直压力,可变作用, 根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.4的规定: 计算涵洞顶上车辆荷载引起的竖向土压力时～车轮按其着地面积的边缘向下做30?角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时～扩散面积以最外面的扩散线为准 第 1 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定: 车辆荷载顺板跨长 L=1.6+2?H?tan30=1.6+2×4.45×0.577=6.74m a 车辆荷载垂直板跨长 L=5.5+2?H?tan30=5.5+2×4.45×0.577=10.64m b 车轮重 P=560kN 车轮重压强L 2 p=P/L/L=560/6.74/10.64=7.81kN/m ab 3.内力计算及荷载组合 1) 由永久作用引起的内力 跨中弯矩 22 M=(q+g)?L/8=(79.30+7.43)×2.3/8=57.35kNm 1 边墙内侧边缘处剪力 V=(q+g)?L/2=(79.30+7.43)×2/2=86.72kN 10 2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 22 M=p?L?b/8=7.81×2.3×0.99/8=5.11kNm 2 边墙内侧边缘处剪力 V=p?L?b/2=7.81×2.00×0.99/2=7.73kN 20 3) 作用效应组合 根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定: 跨中弯矩 γM=0.9(1.2M+1.4M) 0d12 =0.9×(1.2×57.35+1.4×5.11)=68.38kNm 边墙内侧边缘处剪力 γV=0.9(1.2V+1.4V) 0d12 =0.9×(1.2×86.72+1.4×7.73)=103.41kN 4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h=d-c-2.2/2=30-3.5-1.100=25.4cm=0.254m 01 第 2 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 1) 砼受压区高度 x=f?A/f/b=280×0.006284/14.3/0.99=0.124m sdscd 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξ的规定: b HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξ=0.56。 b x?ξ?h=0.56×0.254=0.142m b0 砼受压区高度满足规范要求 2) 最小配筋率 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定: P=100?A/b/h=2.50～不小于45f/f=0.23,同时不小于0.2 s0tdsd 主筋配筋率满足规范要求 3) 正截面抗弯承载力验算 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: f?b?x(h-x/2)=14.3×1000×0.99×0.124(0.254-0.124/2) cd0 =337.58kNm?γM=68.38kNm 0d 正截面抗弯承载力满足规范要求 4) 斜截面抗剪承载力验算 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定: -3-30.50.5 0.51×10?f?b?h=0.51×10×30×990×254 cu,k0 =702.42kN?γV=103.41kN 0d 抗剪截面满足规范要求。 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.10关于受弯构件斜截面抗剪承载力验算的规定: 对于板式受弯构件～公式可乘以1.25提高系数 -3 1.25×0.5×10?α?f?b?h=1.25×0.0005×1×1.43×0.99×1000×0.254×1000 2td0 =224.74kN?γV=103.41kN 0d 可不进行斜截面抗剪承载力的验算～只需按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.3.13构造要求配置箍筋 5.裂缝宽度计算 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中6.4关于裂缝宽度验算的规定: 环境类别为I类环境～对于钢筋混凝土构件～最大裂缝宽度不应超过0.20mm 作用短期效应组合 M=1.0M+0.7M s12 =1.0×57.35+0.7×5.11=60.93kNm 作用长期效应组合 M=1.0M+0.4M l12 =1.0×57.35+0.4×5.11=59.39kNm 受拉钢筋的应力 σ=M/0.87/A/h=60.93/0.87/0.006284/0.254=43.87Mpa ssss0 第 3 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 作用长期效应影响系数 C=1+0.5M/M=1+0.5×59.39/60.93=1.49 2ls 裂缝宽度 W=C?C?C?σ?(30+d)/E/(0.28+10?ρ) fk123sss5 =1×1.49×1.15×43.87×(30+20)/2.00×10/(0.28+10×0.0200) =0.04mm?0.20mm 裂缝宽度满足规范要求 二.台身及基础计算 1.设计资料 基础为整体式～基础襟边C1=0.10m～台身宽C2=0.80m～基础宽C3=1.90m 背墙宽C4=0.20m～搭接宽度C5=0.60m～基础高度为0.30m～铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=3.00m～计算高度H1=3.35m～基础顶深H2=8.15m 333 台身容重为25kN/m～基础容重为25kN/m～铺底容重为23kN/m 台身轴心抗压强度f=14.30Mpa～台身弯曲抗拉强度f=1.43Mpa～台身直接抗剪强度cdtmd f=1.32Mpa vd 地基承载力容许值为150kPa～回填土的内摩擦角为30? 将台身简化为上端铰支、下端固结模型～取台宽b=0.99m进行计算 2.台身验算 1) 水平力 第 4 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 车辆荷载等代土层厚 破坏棱体长度l=(H1+d/2+H)*tan(45?-30?/2)=4.59m 01 计算长度B=10.64m =560/10.64/4.59/18=0.64m 土的侧压力系数 2 =tan(45?-30?/2)=0.3333 q=(H+h+d/2)?b?λ?18 11 =(4.45+0.64+0.15)×0.99×0.3333×18=31.11kN/m q=(H+h+H0+0.40/2+d)?b?λ?18 21 =(4.45+0.64+3.00+0.20+0.30)×0.99×0.3333×18=51.01kN/m A端处弯矩 =-58.53kNm A端处剪力 =91.80kN 最大弯矩位置x的计算 0 第 5 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 =5.94kN/m =2.04m 最大弯矩计算 =31.01kNm 2) 竖向力 当x=2.04m时～台身y-y截面上的竖向力、偏心矩及弯矩 0 名 称 竖向力(kN) 偏心矩e(m) 弯 矩(kNm) P1 138.76 -0.10 -13.88 P2 15.86 0.30 4.76 P3 1.49 0.30 0.45 P4 22.92 0.00 0.00 ?P 179.02 ?M=-8.67 3) 截面验算 作用效应组合 γM=0.9×(1.2×?M+1.4×M)=29.71kNm 0dmax γN=0.9×1.2×?P=193.34kN 0d γV=0.9×1.4×Q=115.67kN 0dA 偏心矩e e=γM/γN=0.154m 0d0d (1) 偏心受压承载力验算 第 6 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.6、4.0.7计算偏心受压构件承载力影响系数 弯曲平面内的截面回旋半径 i=0.289×b=0.2861 x i=0.289×C2=0.2312 y 构件长细比～其中长细比修正系数γ取1.3～构件计算长度l取0.7H1=2.34m β0 =3.7673 =3.0443 x方向和y方向偏心受压构件承载力影响系数～其中m取8.0～a取0.002 =0.6870 =0.9997 第 7 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.6869 构件截面面积 2 A=C2*b=0.7920m 由《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定～现偏心矩e=0.154m～小于等于0.6×0.5×C2=0.24m～所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力 =7779.52kN ?γN=193.34kN 0d 偏心受压承载力满足要求 (2) 正截面受弯承载力验算 构件受拉边缘的弹性抵抗矩 2 W=b?C2/6=0.1056 现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力 W?f=151.01kNm ?γM=29.71kNm tmd0d 正截面受弯承载力满足要求 (3) 直接受剪承载力验算 现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.13计算直接受剪承载力～其中μ=0.7～N=223.42kN fk =1157.15kN ?γV=115.67kN 0d 直接受剪承载力满足要求 算 3.基底应力验 第 8 页 共 9 页 2米净跨径4.45米填土暗盖板涵整体计算 12/17/2012 基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下～其中P9是由车辆荷载所产生的盖板支汽 点反力～竖向力及弯矩进行作用短期效应组合 名 称 分项系数 竖向力(kN) 偏心矩e(m) 弯 矩(kNm) P1 1.0 138.76 0.00 0.00 P2 1.0 15.86 0.00 0.00 P3 1.0 1.49 0.00 0.00 P5 1.0 67.32 0.00 0.00 P6 1.0 14.11 0.00 0.00 P7 1.0 14.52 0.00 0.00 P8 1.0 9.11 0.00 0.00 P9 0.7 7.73 0.00 0.00 汽 ?P 266.58 ?M=0.00 基础底面面积 2 A=b?C3=1.8810m =142kPa ?150kPa 基底应力满足要求 第 9 页 共 9 页