米凈跨徑米填土暗蓋板涵整體計算

1、 5米凈跨徑20米填土暗蓋板涵整體計算 2021/12/26 5米凈跨徑20米填土暗蓋板涵整體計算一.蓋板計算1.設(shè)計資料 汽車荷載等級：公路-I級； 環(huán)境類別：I類環(huán)境； 凈跨徑：L0=5m； 單側(cè)擱置長度：0.40m； 計算跨徑：L=5.4m； 填土高：H=20m； 蓋板板端厚d1=90cm；蓋板板中厚d2=90cm；蓋板寬b=0.99m；保護層厚度c=3cm； 混凝土強度等級為C30； 軸心抗壓強度fcd=13.8Mpa； 軸心抗拉強度ftd=1.39Mpa； 主拉鋼筋等級為HRB335； 抗拉強度設(shè)計值fsd=280Mpa； 主筋直徑為28mm，外徑為30mm，共20根，選用鋼筋總面積

2、As=0.012316m2 蓋板容重1=25kN/m3； 土容重2=19kN/m3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D61-2005)中7.0.6關(guān)于涵洞結(jié)構(gòu)的計算假定：蓋板按兩端簡支的板計算，可不考慮涵臺傳來的水平力2.外力計算1) 永久作用 (1) 豎向土壓力 q=2·H·b=19×20×0.99=376.2kN/m (2) 蓋板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(90+90)×0.99/2 /100=22.28kN/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)計通用規(guī)范(J

3、TG D60-2004)中4.3.4的規(guī)定： 計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時，車輪按其著地面積的邊緣向下做30°角分布。當(dāng)幾個車輪的壓力擴散線相重疊時，擴散面積以最外面的擴散線為準 根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(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=13+2·H·tan30=13+2×20×0.577=36.09m 車輛荷載垂直板跨長 Lb=5.5+2·H·tan30=5.5+2×20×0.577=28.59m 車輪重 P=1100kN 車輪重壓強L p=

4、P/La/Lb=1100/36.09/28.59=1.07kN/m23.內(nèi)力計算及荷載組合1) 由永久作用引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M1=(q+g)·L2/8=(376.20+22.28)×5.42/8=1452.44kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V1=(q+g)·L0/2=(376.20+22.28)×5/2=996.19kN2) 由車輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M2=p·L2·b/8=1.07×5.42×0.99/8=3.85kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V2=p·L0·b/2=1.07×

5、5.00×0.99/2=2.64kN3) 作用效應(yīng)組合 根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D60-2004)中4.1.6關(guān)于作用效應(yīng)組合的規(guī)定： 跨中彎矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×1452.44+1.4×3.85)=1573.48kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×996.19+1.4×2.64)=1079.21kN4.持久狀況承載能力極限狀態(tài)計算 截面有效高度 h0=d1-c-3/2=90-3-1.500=85.5cm=0.855m

6、1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsd·As/fcd/b=280×0.012316/13.8/0.99=0.252m 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.1關(guān)于相對界限受壓區(qū)高度b的規(guī)定: HRB335鋼筋的相對界限受壓區(qū)高度b=0.56。 xb·h0=0.56×0.855=0.479m 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)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(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=100·As/b/h0=1.46，不小于45ftd/f

7、sd=0.22,同時不小于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算的規(guī)定: fcd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×0.99×0.252(0.855-0.252/2) =2513.23kNm0Md=1573.48kNm 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)計規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.9關(guān)于抗剪截面驗算的規(guī)定: 0.51×

8、;10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×855 =2364.46kN0Vd=1079.21kN 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算的規(guī)定: 對于板式受彎構(gòu)件，公式可乘以1.25提高系數(shù) 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.99

9、×1000×0.855×1000 =735.35kN<0Vd=1079.21kN 斜截面抗剪承載力不滿足規(guī)范5.2.10要求，需通過配置箍筋提高抗剪承載力 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)中5.2.7關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力計算的規(guī)定: 擬用箍筋為R235級鋼筋，直徑為10mm，箍筋間距為10cm,采用雙肢箍筋。 縱向受拉鋼筋的配筋百分率 P=100·As/b/h0=100×0.012316/0.99/0.855=1.46 箍筋配筋率 sv=Asv/sv/b 其中 Asv為同一截面內(nèi)箍筋總面積

10、sv為箍筋間距 sv=0.000157*2/0.1/0.99=0.003172 混凝土和箍筋共同承擔(dān)的斜截面抗剪承載力 Vcs=1·2·3·0.45×10-3·b·h0(2+0.6·P)·(fcu,k)1/2·sv·fsv)1/2 =1×1×1.1×0.00045×0.99×1000×0.855×1000×(2+0.6×1.46)×301/2×0.003172×195)1/2

11、=1307.13kN0Vd=1079.21kN 斜截面抗剪承載力滿足規(guī)范要求5.裂縫寬度計算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D62-2004)中6.4關(guān)于裂縫寬度驗算的規(guī)定: 環(huán)境類別為I類環(huán)境，對于鋼筋混凝土構(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 =1.0×1452.44+0.7×3.85=1455.13kNm 作用長期效應(yīng)組合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×1452.44+0.4×3.85=1453.98kNm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=Ms/0.87/As/h0=1455

12、.13/0.87/0.012316/0.855=158.84Mpa 作用長期效應(yīng)影響系數(shù) C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×1453.98/1455.13=1.50 裂縫寬度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.50×1.15×158.84×(30+28)/2.00×105/(0.28+10×0.0146) =0.19mm0.20mm 裂縫寬度滿足規(guī)范要求二.臺身及基礎(chǔ)計算1.設(shè)計資料 基礎(chǔ)為整體式，基礎(chǔ)襟邊C1=0.2m

13、，臺身寬C2=1.45m，基礎(chǔ)寬C3=5.0875m 背墻寬C4=1.05m，搭接寬度C5=0.40m，基礎(chǔ)高度為1.00m，鋪底厚為0.40m 涵洞凈高H0=4.00m，計算高度H1=4.65m，基礎(chǔ)頂深H2=25.30m 臺身容重為23kN/m3，基礎(chǔ)容重為23kN/m3，鋪底容重為23kN/m3 臺身軸心抗壓強度fcd=3.09Mpa，臺身彎曲抗拉強度ftmd=0.05Mpa，臺身直接抗剪強度fvd=0.06Mpa 地基承載力容許值為500kPa，回填土的內(nèi)摩擦角為30° 將臺身簡化為上端鉸支、下端固結(jié)模型，取臺寬b=0.99m進行計算2.臺身驗算1) 水平力 車輛荷載等代土層

14、厚 破壞棱體長度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-30°/2)=14.49m 計算長度B=28.59m =1100/28.59/14.49/19=0.14m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)·b··19 =(20+0.14+0.45)×0.99×0.3333×19=129.10kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)·b··19 =(20+0.14+4.00+0.20+0.90)

15、15;0.99×0.3333×19=158.25kN/m A端處彎矩 =-390.95kNm A端處剪力 =429.42kN 最大彎矩位置x0的計算 =6.27kN/m =2.88m 最大彎矩計算 =214.43kNm2) 豎向力 當(dāng)x0=2.88m時，臺身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(kNm)P11155.58-0.53-606.68P2395.010.2079.00P321.520.204.30P443.660.000.00P1615.77M=-523.373) 截面驗算 作用效應(yīng)組合 0Md=0.9×(1.2

16、5;M+1.4×Mmax)=-295.06kNm 0Nd=0.9×1.2×P=1745.03kN 0Vd=0.9×1.4×QA=541.07kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=-0.169m (1) 偏心受壓承載力驗算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.6、4.0.7計算偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) 彎曲平面內(nèi)的截面回旋半徑 ix=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=0.4191 構(gòu)件長細比，其中長細比修正系數(shù)取1.3，構(gòu)件計算長度l0取0.7H1=3.26m =2.8851

17、 =4.2256 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 =0.8607 =0.9897 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.8531 構(gòu)件截面面積 A=C2*b=1.4355m2 由公路圬工橋涵設(shè)計規(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=-0.169m，小于等于0.6×0.5×C2=0.44m，所以現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.5驗算偏心受壓承載力 =3783.94kN 0Nd=1745.03kN 偏心受壓承載力滿足要求 (2) 正截面受彎承載力驗算 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=b·C22/6=0.3469 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.12計算正截面受彎承載力 W·ftmd=17.69kNm 0Md=-295.06kNm 正截面受彎承載力滿足要求 (3) 直接受剪承載力驗算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.13計算直接受剪承載力，其中f=0.7，Nk=1717.38kN =949.13kN 0Vd=541.07kN 直接受剪承載力滿足要求3.基底應(yīng)力驗算 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