62.0米凈跨徑明蓋板涵整體計(jì)算

1、 62.0米凈跨徑明蓋板涵整體計(jì)算一.蓋板計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 汽車荷載等級(jí)：公路-i級(jí)； 環(huán)境類別：i類環(huán)境； 凈跨徑：l0=6.0m； 單側(cè)擱置長度：0.25m； 計(jì)算跨徑：l=6.25m； 蓋板板端厚d1=42cm；蓋板板中厚d2=56cm；蓋板寬b=0.99m；保護(hù)層厚度c=3cm； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c30； 軸心抗壓強(qiáng)度fcd=13.8mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度ftd=1.39mpa； 主拉鋼筋等級(jí)為hrb335； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=280mpa； 主筋直徑為20mm，共10根，選用鋼筋總面積as=0.0031416 m2 蓋板容重1=25kn/m3； 涵頂結(jié)構(gòu)、填土容重3=23kn/m

2、3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中7.0.6關(guān)于涵洞結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定：蓋板按兩端簡支的板計(jì)算，可不考慮涵臺(tái)傳來的水平力2.外力計(jì)算1) 永久作用 (1) 涵頂鋪裝及涵頂填土自重 q=(2h1+3h2)b=9.72kn/m (2) 蓋板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(42+56)0.99/2 /100=10.4kn/m2) 由車輛荷載引起的垂直壓力（可變作用） 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtg d60-2004)中4.3.1關(guān)于車輛荷載的規(guī)定： 車輛荷載順板跨長 la=1.6+2htan30=3.9m 車輛荷載垂直板跨長 lb=5+2htan30=7.3m

3、車輪重 p=560kn 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtg d60-2004)中4.3.2關(guān)于汽車荷載沖擊力的規(guī)定： 汽車荷載的局部加載，沖擊系數(shù)采用1.3 車輪重壓強(qiáng) p=p/la/lb= 19.68kn/m3.內(nèi)力計(jì)算及荷載組合1) 由永久作用引起的內(nèi)力 跨中彎矩 m1=(q+g)l2/8=98.23knm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 v1=(q+g)l0/2=60.35kn2) 由車輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 m2=plb/8=95.13knm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 v2=pl0b/2=58.45kn 3) 作用效應(yīng)組合 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(jtg d60-2004)中4.1.6關(guān)于作用效應(yīng)組

4、合的規(guī)定： 跨中彎矩 0md=0.9(1.2m1+1.4m2) =225.9522knm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0vd=0.9(1.2v1+1.4v2) =138.8251kn4.持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 截面有效高度 h0=d1-c-2.4/2=0.38m1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsdas/fcd/b=0.064m 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中5.2.1關(guān)于相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的規(guī)定: hrb335鋼筋的相對(duì)界限受壓區(qū)高度b=0.56。 xbh0=0.560.288=0.213m 砼受壓區(qū)高度滿足規(guī)范要求2) 最小配筋率 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)

5、應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中9.1.12關(guān)于受彎構(gòu)件最小配筋百分率的規(guī)定: p=100as/b/h0=0.756，不小于45ftd/fsd=0.223,同時(shí)不小于0.2 主筋配筋率滿足規(guī)范要求3) 正截面抗彎承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中5.2.2關(guān)于受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的規(guī)定: fcdbx(h0-x/2)= 305.9469knm0md=225.95 kn.m 正截面抗彎承載力滿足規(guī)范要求4) 斜截面抗剪承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中5.2.9關(guān)于抗

6、剪截面驗(yàn)算的規(guī)定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=1050.87 kn0vd=138.83 kn 抗剪截面滿足規(guī)范要求。 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中5.2.10關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力驗(yàn)算的規(guī)定: 對(duì)于板式受彎構(gòu)件，公式可乘以1.25提高系數(shù) 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.390.9910000.381000 =326.82 kn0vd=138.83 kn 可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，只需按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中9.3.13構(gòu)造要求配置箍筋5.裂

7、縫寬度計(jì)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d62-2004)中6.4關(guān)于裂縫寬度驗(yàn)算的規(guī)定: 環(huán)境類別為i類環(huán)境，對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.20mm 作用短期效應(yīng)組合 ms=1.0m1+0.7m2 =164.82 knm 作用長期效應(yīng)組合 ml=1.0m1+0.4m2 =136.28 knm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=ms/0.87/as/h0=158.69 mpa 作用長期效應(yīng)影響系數(shù) c2=1+0.5ml/ms=1+0.5164.82/136.28=1.41 裂縫寬度 wfk=c1c2c3ss(30+d)/es/(0.28+10) =11.371.15

8、158.69(30+25)/2.00105/(0.28+100.0120) =0.181mm0.20mm 裂縫寬度滿足規(guī)范要求二.臺(tái)身及基礎(chǔ)計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 基礎(chǔ)為分離式，基礎(chǔ)襟邊c1=0.35m，臺(tái)身寬c2=1.20m，基礎(chǔ)寬c3=2.60m 背墻寬c4=0.95m，搭接寬度c5=0.25m，基礎(chǔ)高度為0.60m，鋪底厚為0.40m 涵洞凈高h(yuǎn)0=2.0m，計(jì)算高度h1=2.21m，基礎(chǔ)頂深h2=3.06m，基礎(chǔ)為2級(jí)擴(kuò)大基礎(chǔ) 臺(tái)身容重為24.5kn/m3，基礎(chǔ)容重為24.5kn/m3，鋪底容重為23kn/m3 臺(tái)身軸心抗壓強(qiáng)度fcd=5.87mpa，臺(tái)身彎曲抗拉強(qiáng)度ftmd=0.66mpa

9、，臺(tái)身直接抗剪強(qiáng)度fvd=1.32mpa 地基承載力容許值為200kpa，回填土的內(nèi)摩擦角為30 將臺(tái)身簡化為上下端鉸支模型，取臺(tái)寬b=0.99m進(jìn)行計(jì)算2.臺(tái)身驗(yàn)算1) 水平力 車輛荷載等代土層厚 破壞棱體長度l0=(h1+d1/2+0.10+0.09)*tan(45-30/2)=1.767m 計(jì)算長度b=7.30m =560/7.30/1.767/23=1.888m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(h+h+d/2)b2 =(0.50+1.888+0.21)0.990.333323=19.72 kn/m q2=(h2+h)b2 =(3.06+1.888)0

10、.990.333323=37.56 kn/m a端處彎矩ma=-h12/120(7q1+8q2) =-17.85 a端處剪力 =43.01kn 最大彎矩位置x0的計(jì)算 =8.071kn/m =1.337m 最大彎矩計(jì)算 =9.30knm2) 豎向力 當(dāng)x0=1.337m時(shí)，臺(tái)身y-y截面上的豎向力、偏心矩及彎矩名稱豎向力(kn)偏心矩e(m)彎矩(kn.m)p1128.7 -0.475-61.13 p226.3 0.153.94 p39.2 0.151.38 p419.29 00p183.44 m=-55.8 3) 截面驗(yàn)算 作用效應(yīng)組合 0md=0.9(1.2m+1.4mmax)= -48.

11、56 knm 0nd=0.91.2p=198.1 kn 0vd=0.91.4qa=54.2 kn 偏心矩e e=0md/0nd=0.245m0.6s=0.36m,滿足要求。 (1) 偏心受壓承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中條文4.0.6、4.0.7計(jì)算偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) 彎曲平面內(nèi)的截面回旋半徑 ix=0.289b=0.2861 iy=0.289c2=0.346 構(gòu)件長細(xì)比，其中長細(xì)比修正系數(shù)取1.3，構(gòu)件計(jì)算長度l0取1.0h1=1.547m =1.659 =2.011 x方向和y方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)，其中m取8.0，a取0.002 =0

12、.669 =1 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.669 構(gòu)件截面面積 a=c2*b=1.188m2 由公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中條文4.0.9中關(guān)于偏心矩e的規(guī)定，現(xiàn)偏心矩e=0.669m，大于0.60.5c2=0.28m，所以現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中條文4.0.10驗(yàn)算偏心受壓承載力 =4667.643kn 0nd=198.1kn 偏心受壓承載力滿足要求 (2) 正截面受彎承載力驗(yàn)算 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 w=bc22/6=0.238 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中條文4.0.12計(jì)算正截面受彎承載力

13、 wftmd=156.816 knm 0md=48.56knm 正截面受彎承載力滿足要求 (3) 直接受剪承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(jtg d61-2005)中條文4.0.13計(jì)算直接受剪承載力，其中f=0.7，nk=222.4kn =1679.343kn 0vd=54.2kn 直接受剪承載力滿足要求3.基底應(yīng)力驗(yàn)算 基礎(chǔ)底面上的豎向力、偏心矩及彎矩見下表，其中p9汽是由車輛荷載所產(chǎn)生的蓋板支點(diǎn)反力，豎向力及彎矩進(jìn)行作用短期效應(yīng)組合名稱分項(xiàng)系數(shù)豎向力(kn)偏心矩e(m)彎矩(kn.m)p1165.38 -0.475-31.06 p2126.3 0.153.94 p319.2 0.151.38 p5158.21 00p6139.4 0.77