4米净跨径明盖板涵整体计算1.docx
《4米净跨径明盖板涵整体计算1.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1.docx（12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1
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-II级；环境类别：
I类环境；
净跨径：
L0=4m；单侧搁置长度：
0.30m；计算跨径：
L=4.25m；
盖板板端厚d1=25cm；盖板板中厚d2=25cm；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12根，选用钢筋总面积As=0.004561m2
涵顶铺装厚H1=5cm；涵顶表处厚H2=5cm；
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）涵顶铺装及涵顶表处自重
q=（γ2·H1+γ3·H2）·b=（25×0.05+23×0.05）×0.99=2.38kN/m
（2）盖板自重
g=γ1·（d1+d2）·b/2/100=25×（25+25）×0.99/2/100=6.19kN/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4.3.1关于车辆荷载的规定：
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4.3.2关于汽车荷载冲击力的规定：
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=（2.38+6.19）×4.252/8=19.33kNm
边墙内侧边缘处剪力
V1=（q+g）·L0/2=（2.38+6.19）×4/2=17.13kN
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×（4.25/2-0.7）=129.68kNm
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4.1.6关于作用效应组合的规定：
跨中弯矩
γ0Md=0.9（1.2M1+1.4M2）
=0.9×（1.2×19.33+1.4×129.68）=184.27kNm
边墙内侧边缘处剪力
γ0Vd=0.9（1.2V1+1.4V2）
=0.9×（1.2×17.13+1.4×145.60）=201.95kN
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=25-3-1.200=20.8cm=0.208m
1）砼受压区高度
x=fsd·As/fcd/b=280×0.004561/13.8/0.99=0.093m
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5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:
HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。
x≤ξb·h0=0.56×0.208=0.116m
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9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:
P=100·As/b/h0=2.22，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5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:
fcd·b·x（h0-x/2）=13.8×1000×0.99×0.093（0.208-0.093/2）
=205.95kNm≥γ0Md=184.27kNm
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5.2.9关于抗剪截面验算的规定:
0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×208
=575.21kN≥γ0Vd=201.95kN
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
1.25×0.5×10-3·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.99×1000×0.208×1000
=178.89kN<γ0Vd=201.95kN
斜截面抗剪承载力不满足规范5.2.10要求，需通过配置箍筋提高抗剪承载力
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5.2.7关于受弯构件斜截面抗剪承载力计算的规定:
拟用箍筋为R235级钢筋，直径为10mm，箍筋间距为10cm
纵向受拉钢筋的配筋百分率
P=100·As/b/h0=100×0.004561/0.99/0.208=2.22
箍筋配筋率
ρsv=Asv/sv/b
其中Asv为同一截面内箍筋总面积sv为箍筋间距
ρsv=0.000157/0.10/0.99=0.001586
混凝土和箍筋共同承担的斜截面抗剪承载力
Vcs=α1·α2·α3·0.45×10-3·b·h0（（2+0.6·P）·（fcu,k）1/2·ρsv·fsv）1/2
=1×1×1.1×0.00045×0.99×1000×0.208×1000×（（2+0.6×2.22）×301/2×0.001586×195）1/2
=242.04kN≥γ0Vd=201.95kN
斜截面抗剪承载力满足规范要求
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
=1.0×19.33+0.7×129.68=110.11kNm
作用长期效应组合
Ml=1.0M1+0.4M2
=1.0×19.33+0.4×129.68=71.20kNm
受拉钢筋的应力
σss=Ms/0.87/As/h0=110.11/0.87/0.004561/0.208=133.40Mpa
作用长期效应影响系数
C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×71.20/110.11=1.32
裂缝宽度
Wfk=C1·C2·C3·σss·（30+d）/Es/（0.28+10·ρ）
=1×1.32×1.15×133.40×（30+22）/2.00×105/（0.28+10×0.0200）
=0.11mm≤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=0.80m，台身宽C2=0.70m，基础宽C3=3.50m
背墙宽C4=0.40m，搭接宽度C5=0.30m，基础高度为0.80m，铺底厚为0.00m
涵洞净高H0=3.70m，计算高度H1=3.83m，基础顶深H2=4.05m
台身容重为23kN/m3，基础容重为23kN/m3，铺底容重为23kN/m3
台身轴心抗压强度fcd=5.87Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.66Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.32Mpa
地基承载力容许值为120kPa，回填土的内摩擦角为50°
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
车辆荷载等代土层厚
破坏棱体长度l0=（H1+d1/2+0.05+0.05）*tan（45°-50°/2）=1.47m
计算长度B=5.50m
=560/5.50/1.47/18=3.84m
土的侧压力系数
=tan2（45°-50°/2）=0.1325
q1=（0.05+0.05+h+d1/2）·b·λ·18
=（0.05+0.05+3.84+0.13）×0.99×0.1325×18=9.59kN/m
q2=（0.05+0.05+h+H0+0.00/2+d1）·b·λ·18
=（0.05+0.05+3.84+3.70+0.00+0.25）×0.99×0.1325×18=18.62kN/m
A端处弯矩
=-26.41kNm
A端处剪力
=36.79kN
最大弯矩位置x0的计算
=2.36kN/m
=2.32m
最大弯矩计算
=13.73kNm
2）竖向力
当x0=2.32m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
19.70
-0.20
-3.94
P2
0.95
0.15
0.14
P3
2.28
0.15
0.34
P4
22.15
0.00
0.00
∑P
45.08
∑M=-3.46
3）截面验算
作用效应组合
γ0Md=0.9×（1.2×∑M+1.4×Mmax）=13.57kNm
γ0Nd=0.9×1.2×∑P=48.68kN
γ0Vd=0.9×1.4×QA=46.35kN
偏心矩e
e=γ0Md/γ0Nd=0.279m
（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
ix=0.289×b=0.2861
iy=0.289×C2=0.2023
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0.7H1=2.68m
=4.9224
=3.4805
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
=0.2708
=0.9967
砌体偏心受压构件承载力影响系数
=0.2706
构件截面面积
A=C2*b=0.6930m2
由《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.279m，大于0.6×0.5×C2=0.21m，所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.10验算偏心受压承载力
构件受拉边缘的弹性抵抗矩
W=b·C22/6=0.0809
=89.04kN≥γ0Nd=48.68kN
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=0.0809
现根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61-2005）中条文4.0.12计算正截面受弯承载力
W·ftmd=53.36kNm≥γ0Md=13.57kNm
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4.0.13计算直接受剪承载力，其中μf=0.7，Nk=81.90kN
=955.71kN≥γ0Vd=46.35kN
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
19.70
0.00
0.00
P2
1.0
0.95
0.00
0.00
P3
1.0
2.28
0.00
0.00
P5
1.0
58.98
0.00
0.00
P6
1.0
63.76
0.00
0.00
P7
1.0
57.74
0.00
0.00
P8
1.0
0.00
0.00
0.00
P9汽
0.7
145.60
0.00
0.00
∑P
305.32
∑M=0.00
基础底面面积
A=b·C3=3.4650m2
=88kPa≤120kPa
基底应力满足要求
升级会员 