4米净跨径明盖板涵整体计算.docx

4米净跨径明盖板涵整体计算.docx

《4米净跨径明盖板涵整体计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4米净跨径明盖板涵整体计算.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4米净跨径明盖板涵整体计算

4米净跨径明盖板涵整体计算

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：

L0=4m；单侧搁置长度：

0.35m；计算跨径：

L=4.33m；

盖板板端厚d1=33cm；盖板板中厚d2=33cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm；

混凝土强度等级为C30；轴心抗压强度fcd=13.8Mpa；轴心抗拉强度ftd=1.39Mpa；

主拉钢筋等级为HRB335；抗拉强度设计值fsd=280Mpa；

主筋直径为22mm，外径为24mm，共9根，选用钢筋总面积As=0.003421m2

涵顶铺装厚H1=10cm；涵顶表处厚H2=9cm；

盖板容重γ1=25kN/m3；涵顶铺装容重γ2=25kN/m3；涵顶铺装容重γ3=23kN/m3

根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中，可不考虑涵台传来的水平力

2.外力计算

1）永久作用

（1）涵顶铺装及涵顶表处自重

q=（γ2·H1+γ3·H2）·b=（25×0.10+23×0.09）×0.99=4.52kN/m

（2）盖板自重

g=γ1·（d1+d2）·b/2/100=25×（33+33）×0.99/2/100=8.17kN/m

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》（JTGD60-2004）中

车辆荷载顺板跨长

La=0.2m

车轮重

P=70kN

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中

汽车荷载的局部加载，冲击系数采用1.3

车轮重压强

p=1.3·P/La=1.3×70/0.20=455.00kN/m

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

M1=（q+g）·L2/8=（4.52+8.17）×4.332/8=29.74kNm

边墙内侧边缘处剪力

V1=（q+g）·L0/2=（4.52+8.17）×4/2=25.38kN

2）由车辆荷载引起的内力

跨中弯矩

M2=p·La·（L/2-0.7）=455.00×0.20×（4.33/2-0.7）=133.32kNm

边墙内侧边缘处剪力

V2=p·La·（L0-La/2）/L0+p·La·（L0-1.5）/L0

=455.00×0.20×（4.00-0.20/2）/4.00+455.00×0.20×（4.00-1.5）/4.00

=145.60kN

3）作用效应组合

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中

跨中弯矩

γ0Md=0.9（1.2M1+1.4M2）

=0.9×（1.2×29.74+1.4×133.32）=200.10kNm

边墙内侧边缘处剪力

γ0Vd=0.9（1.2V1+1.4V2）

=0.9×（1.2×25.38+1.4×145.60）=210.87kN

4.持久状况承载能力极限状态计算

截面有效高度h0=d1-c-2.4/2=33-3-1.200=28.8cm=0.288m

1）砼受压区高度

x=fsd·As/fcd/b=280×0.003421/13.8/0.99=0.070m

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中

HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。

x≤ξb·h0=0.56×0.288=0.161m

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》（JTGD62-2004）中

P=100·As/b/h0=1.20，不小于45ftd/fsd=0.22,同时不小于0.2

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》（JTGD62-2004）中

fcd·b·x（h0-x/2）=13.8×1000×0.99×0.070（0.288-0.070/2）

=242.28kNm≥γ0Md=200.10kNm

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》（JTGD62-2004）中

0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×288

=796.45kN≥γ0Vd=210.87kN

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》（JTGD62-2004）中

对于板式受弯构件，公式可乘以1.25提高系数

1.25×0.5×10-3·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.99×1000×0.288×1000

=247.70kN≥γ0Vd=210.87kN

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》（JTGD62-2004）中

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》（JTGD62-2004）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

Ms=1.0M1+0.7M2

=1.0×29.74+0.7×133.32=123.07kNm

作用长期效应组合

Ml=1.0M1+0.4M2

=1.0×29.74+0.4×133.32=83.07kNm

受拉钢筋的应力

σss=Ms/0.87/As/h0=123.07/0.87/0.003421/0.288=143.58Mpa

作用长期效应影响系数

C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×83.07/123.07=1.34

裂缝宽度

Wfk=C1·C2·C3·σss·（30+d）/Es/（0.28+10·ρ）

=1×1.34×1.15×143.58×（30+22）/2.00×105/（0.28+10×0.0120）

=0.14mm≤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

基础为分离式，基础襟边C1=0.50m，台身宽C2=0.95m，基础宽C3=1.95m

背墙宽C4=0.60m，搭接宽度C5=0.35m，基础高度为0.50m，铺底厚为0.40m

涵洞净高H0=2.50m，计算高度H1=2.87m，基础顶深H2=3.42m，基础为2级扩大基础

台身容重为24.5kN/m3，基础容重为24.5kN/m3，铺底容重为23kN/m3

台身轴心抗压强度fcd=11.73Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=1.04Mpa，台身直接抗剪强度fvd=2.09Mpa

地基承载力容许值为200kPa，回填土的内摩擦角为30°

将台身简化为上下端铰支模型，取台宽b=0.99m进行计算

2.台身验算

1）水平力

车辆荷载等代土层厚

破坏棱体长度l0=（H1+d1/2+0.10+0.09）*tan（45°-30°/2）=1.86m

计算长度B=5.50m

=560/5.50/1.86/18=3.04m

土的侧压力系数

=tan2（45°-30°/2）=0.3333

q1=（0.10+0.09+h+d1/2）·b·λ·18

=（0.10+0.09+3.04+0.17）×0.99×0.3333×18=20.18kN/m

q2=（0.10+0.09+h+H0+0.40/2+d1）·b·λ·18

=（0.10+0.09+3.04+2.50+0.20+0.33）×0.99×0.3333×18=37.20kN/m

A端处剪力

=45.24kN

最大弯矩位置x0的计算

=5.93kN/m

=1.36m

最大弯矩计算

=29.61kNm

2）竖向力

当x0=1.36m时，台身y-y截面上的竖向力、偏心矩及弯矩

名　称

竖向力（kN）

偏心矩e（m）

弯　矩（kNm）

P1

29.83

-0.30

-8.95

P2

2.71

0.18

0.48

P3

4.80

0.18

0.84

P4

30.89

0.00

0.00

∑P

68.23

∑M=-7.63

3）截面验算

作用效应组合

γ0Md=0.9×（1.2×∑M+1.4×Mmax）=29.07kNm

γ0Nd=0.9×1.2×∑P=73.69kN

γ0Vd=0.9×1.4×QA=57.01kN

偏心矩e

e=γ0Md/γ0Nd=0.394m

（1）偏心受压承载力验算

现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文

弯曲平面内的截面回旋半径

ix=0.289×b=0.2861

iy=0.289×C2=0.2746

构件长细比，其中长细比修正系数γβ取1.3，构件计算长度l0取1.0H1=2.87m

=3.8827

=3.7258

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

=0.2461

=0.9946

砌体偏心受压构件承载力影响系数

=0.2458

构件截面面积

A=C2*b=0.9405m2

由《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文，现偏心矩e=0.394m，大于0.6×0.5×C2=0.28m，所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文

构件受拉边缘的弹性抵抗矩

W=b·C22/6=0.1489

=161.19kN≥γ0Nd=73.69kN

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

W=b·C22/6=0.1489

现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文

W·ftmd=154.87kNm≥γ0Md=29.07kNm

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》（JTGD61-2005）中条文，其中μf=0.7，Nk=99.56kN

=2015.42kN≥γ0Vd=57.01kN

直接受剪承载力满足要求

3.基底应力验算

基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下表，其中P9汽是由车辆荷载所产生的盖板支点反力，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

29.83

-0.30

-8.95

P2

1.0

2.71

0.18

0.48

P3

1.0

4.80

0.18

0.84

P5

1.0

66.82

0.00

0.00

P6

1.0

47.30

0.00

0.00

P7

1.0

30.47

0.73

22.09

P8

1.0

18.22

-0.73

-13.21

P9汽

0.7

145.60

-0.30

-43.68

P10

1.0

34.93

1.23

42.79

P11

1.0

4.46

-1.23

-5.46

∑P

341.45

∑M=8.01

基础底面面积

A=b·C3=1.9305m2

基础底面处弹性抵抗矩

W=b·C32/6=0.6274

基底应力最大值

=190kPa≤200kPa

基底应力满足要求