米凈跨徑明蓋板涵整體計(jì)算

1、 2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：公路-I級； 環(huán)境類別：I類環(huán)境； 凈跨徑：L0=2m； 單側(cè)擱置長度：0.30m； 計(jì)算跨徑：L=2.3m； 蓋板板端厚d1=30cm；蓋板板中厚d2=30cm；蓋板寬b=0.99m；保護(hù)層厚度c=3cm； 混凝土強(qiáng)度等級為C25； 軸心抗壓強(qiáng)度fcd=11.5Mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度ftd=1.23Mpa； 主拉鋼筋等級為HRB335； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=280Mpa； 主筋直徑為20mm，外徑為22mm，共14根，選用鋼筋總面積As=0.004399m2 涵頂鋪裝厚H1=.001cm； 涵頂表處厚H2=.001cm；

2、蓋板容重1=25kN/m3； 涵頂鋪裝容重2=25kN/m3； 涵頂鋪裝容重3=23kN/m3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中關(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) 涵頂鋪裝及涵頂表處自重 q=(2·H1+3·H2)·b=(25×0.00+23×0.00)×0.99=0.00kN/m (2) 蓋板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2

3、) 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)中關(guān)于車輛荷載的規(guī)定： 車輛荷載順板跨長 La=0.2m 車輪重 P=70kN 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中關(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=1.3·P/La=1.3×70/0.20=455.00kN/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=(0.00+7.43)×2.32/8=4.91kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪 V1=(q+g)·

4、;L0/2=(0.00+7.43)×2/2=7.43kN2) 由車輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M2=p·La·(L-La/2)/4=455.00×0.20×(2.30-0.20/2)/4=50.05kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V2=p·La·(L0-La/2)/L0+p·La·(L0-1.5)/L0 =455.00×0.20×(2.00-0.20/2)/2.00+455.00×0.20×(2.00-1.5)/2.00 =109.20kN3) 作用效應(yīng)組合 根據(jù)公路橋

5、涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中關(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×(1.2×4.91+1.4×50.05)=68.37kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×7.43+1.4×109.20)=145.61kN4.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-2.2/2=30-3-1.100=25.9cm=0.259m1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsd·As/fcd/b=280×0.00439

6、9/11.5/0.99=0.108m 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=0.56×0.259=0.145m 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(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于受彎構(gòu)件最小配筋百分率的規(guī)定: P=100·As/b/h0=1.72，不小于45ftd/fsd=0.20,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

7、土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的規(guī)定: fcd·b·x(h0-x/2)=11.5×1000×0.99×0.108(0.259-0.108/2) =252.38kNm0Md=68.37kNm 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)中關(guān)于抗剪截面驗(yàn)算的規(guī)定: 0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×250.5×990&

8、#215;259 =653.85kN0Vd=145.61kN 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)中關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力驗(yàn)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=1.25×0.0005×1×1.23×0.99×1000×0.259×1000 =197.12kN0Vd=145.61kN 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

9、混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中構(gòu)造要求配置箍筋5.裂縫寬度計(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 =1.0×4.91+0.7×50.05=39.95kNm 作用長期效應(yīng)組合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×4.91+0.4×50.05=24.93kNm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=Ms/0.87/As/h0=39.95/0.87/

10、0.004399/0.259=40.30Mpa 作用長期效應(yīng)影響系數(shù) C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×24.93/39.95=1.31 裂縫寬度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.31×1.15×40.30×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0172) =0.03mm0.20mm 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)為整體式，基礎(chǔ)襟邊C1=0.25m，臺(tái)身寬C2=1.00m，基

11、礎(chǔ)寬C3=2.25m 背墻寬C4=0.70m，搭接寬度C5=0.30m，基礎(chǔ)高度為0.50m，鋪底厚為0.40m 涵洞凈高H0=2.00m，計(jì)算高度H1=2.35m，基礎(chǔ)頂深H2=2.70m 臺(tái)身容重為23kN/m3，基礎(chǔ)容重為23kN/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，臺(tái)身直接抗剪強(qiáng)度fvd=1.32Mpa 地基承載力容許值為125kPa，回填土的內(nèi)摩擦角為30° 將臺(tái)身簡化為上端鉸支、下端固結(jié)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

12、/2+0.00+0.00)*tan(45°-30°/2)=1.44m 計(jì)算長度B=5.50m =560/5.50/1.44/18=3.92m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(0.00+0.00+h+d1/2)·b··18 =(0.00+0.00+3.92+0.15)×0.99×0.3333×18=24.17kN/m q2=(0.00+0.00+h+H0+0.40/2+d1)·b··18 =(0.00+0.00+3.92+2.0

13、0+0.20+0.30)×0.99×0.3333×18=38.13kN/m A端處彎矩 =-21.82kNm A端處剪力 =48.62kN 最大彎矩位置x0的計(jì)算 =5.94kN/m =1.44m 最大彎矩計(jì)算 =11.61kNm2) 豎向力 當(dāng)x0=1.44m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(kNm)P19.65-0.35-3.38P20.000.150.00P34.780.150.72P417.400.000.00P31.84M=-2.663) 截面驗(yàn)算 作用效應(yīng)組合 0Md=0.9×(1.2×

14、M+1.4×Mmax)=11.76kNm 0Nd=0.9×1.2×P=34.38kN 0Vd=0.9×1.4×QA=61.26kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.342m (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、4.0.7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=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=0.2890 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0.7H1=1.64m =2.1142 =2.1355 x方向和

15、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 =0.4009 =1.0037 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.4015 構(gòu)件截面面積 A=C2*b=0.9900m2 由公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文中關(guān)于偏心矩e的規(guī)定，現(xiàn)偏心矩e=0.342m，大于0.6×0.5×C2=0.30m，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 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=b·C22/6=0.1650 =249.34kN 0Nd=34.38kN 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=b·C22/6=0.1650 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文計(jì)算正截面受彎承載力 W·ftmd=108.90kNm 0Md=11.76kNm 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)中條文計(jì)算直接受剪承載力，其中f=0.7，Nk=69.08kN =1341.34kN 0Vd=61.26kN 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)