金甲大溝涵洞計(jì)算書

1、目錄1 工程概況21.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)22 計(jì)算采用的技術(shù)規(guī)范及軟件23.設(shè)計(jì)資料34、荷載組合說明35、蓋板計(jì)算45.1 蓋板計(jì)算圖式45.2 混凝土參數(shù)45.3荷載計(jì)算45.4蓋板內(nèi)力計(jì)算45.5蓋板結(jié)構(gòu)配筋55.6蓋板持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算55.7 蓋板持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算76、涵臺(tái)計(jì)算86.1基礎(chǔ)資料86.2涵臺(tái)與基礎(chǔ)構(gòu)造96.3涵臺(tái)驗(yàn)算107、計(jì)算結(jié)論13金甲大溝涵洞計(jì)算書1 工程概況貴陽市白云區(qū)大健康產(chǎn)業(yè)園一號(hào)路道路工程項(xiàng)目位置位于貴陽市白云區(qū)麥架鎮(zhèn)， 金甲大溝涵洞為一號(hào)路主線上跨金甲大溝而設(shè)。涵洞蓋板為99x470cm預(yù)制實(shí)心板梁，蓋板延跨徑方向端部厚度為55cm,直線

2、過度到中間厚度為65cm。涵洞與道路正交，凈跨徑為4米。涵洞起點(diǎn)樁號(hào)為JK0+104.948，終點(diǎn)樁號(hào)為JK0+204.948,全長100米。1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)汽車荷載：城-A級(jí)；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100年地震烈度：地震動(dòng)峰值加速度0.05g，按設(shè)防道路等級(jí)：城市主干路設(shè)計(jì)荷載：1、結(jié)構(gòu)重力：混凝土容重取 26KN/m3 2、填土容重20KN/M3，粘聚力c=0,內(nèi)摩擦角為35度。3、收縮徐變影響力：按04設(shè)計(jì)規(guī)范取用，天數(shù)3650天4、汽車荷載：城-A級(jí)車道荷載及車輛荷載。自振頻率及沖擊系數(shù)：按規(guī)范取用按規(guī)范計(jì)算。5、溫度力：整體溫差取+20、-20。 6、地震動(dòng)峰值加速度： 0.05g2 計(jì)算采用

3、的技術(shù)規(guī)范及軟件1、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)2、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)3、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)4、公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)5、公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D63-2007)6、城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 11-2011）7公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG TF50-2011）采用橋梁博士3.0進(jìn)行混凝土梁驗(yàn)算。3.設(shè)計(jì)資料汽車荷載等級(jí)：城A-級(jí)； 環(huán)境類別：I類環(huán)境；凈跨徑：L0=4m； 單側(cè)擱置長度：35.00cm； 計(jì)算跨徑：L=4.35m； 填土高以及路面結(jié)構(gòu)：H=12

4、m；蓋板板端厚d1=55cm；蓋板板中厚d2=65cm；蓋板寬b=0.99m；凈保護(hù)層厚度c=3cm；蓋板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40； 軸心抗壓強(qiáng)度fcd=18.4Mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度ftd=1.65Mpa；主拉鋼筋等級(jí)為HRB400； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=330Mpa；主筋直徑為28mm，共一排13根，選用鋼筋總面積As=8005mm2蓋板容重1=26kN/m3； 填土容重2=20kN/m3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4、荷載組合說明荷載工況均按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2

5、004）第4.1.6、4.1.7規(guī)定進(jìn)行組合。承載力極限狀態(tài)組合：1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.98均勻升溫+0.98正溫差1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車+0.98均勻降溫+0.98反溫差1.2自重+1.0收縮徐變+1.4汽車 正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合： 1.0自重+1.0收縮徐變+0.7汽車+1.0均勻升溫+0.8正溫差1.0自重+1.0收縮徐變+0.7汽車+1.0均勻降溫+0.8反溫差1.0自重+1.0收縮徐變+0.7汽車長期效應(yīng)組合：1.0自重+1.0收縮徐變+0.4汽車+1.0均勻升溫+0.8正溫差1.0自重+1.0收縮徐變+0.4汽車+1.0均勻降溫+0.8

6、反溫差1.0自重+1.0收縮徐變+0.4汽車5、蓋板計(jì)算5.1 蓋板計(jì)算圖式（1）計(jì)算理論：彈性階段未考慮非線性影響；（2）計(jì)算模型：按實(shí)際材料類型采用空間實(shí)體單元模型模擬材料性質(zhì)；蓋板單元均為梁單元，按平面桿系模型模擬橋梁受力。根據(jù)施工階段受力，本計(jì)算共劃分3個(gè)施工階段，本模型考慮了結(jié)構(gòu)自重、收縮徐變、均勻升降溫、蓋板梯度溫度以及不均勻沉降的影響。共劃分單元10個(gè)，節(jié)點(diǎn)11個(gè)。5.2 混凝土參數(shù) 混凝土參數(shù) 強(qiáng)度等級(jí)彈性模量(MPa)容重(kN/m3)線膨脹系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值fck(MPa)ftk(MPa)fcd(MPa)ftd(MPa)C4034500261.00E-0526.82.418.

7、41.65表注：表中標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值欄分別列出軸心抗壓強(qiáng)度fck、fcd和軸心抗拉強(qiáng)度ftk、ftd。5.3荷載計(jì)算二期荷載：填土重力、路面結(jié)構(gòu)重力5.4蓋板內(nèi)力計(jì)算節(jié)點(diǎn)號(hào)內(nèi)力最大剪力（KN）最小剪力（KN）最大彎矩（KN.M）最小彎矩（KN.M）165050000255046010486.43414345345287427623051743151381156215176006555467-115-1386215178-230-2765174319-345-41434528710-460-55010486.411-500-650005.5蓋板結(jié)構(gòu)配筋梁底設(shè)一排13根直徑28mm的HRB400鋼筋

8、，梁頂設(shè)一排7根直徑18的HRB400鋼筋,箍筋以及主筋位置見施工圖5.6蓋板持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算根據(jù)公橋規(guī)JTG D62-2004規(guī)定，矩形截面正截面抗彎承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：0Mdcdb(h0- 2)+sdAS(h0-as)+( pd-p0) Ap(h0- ap)按下式計(jì)算：sd AS+ pd Ap= cdb+ sdAS+( pd-p0) Apbh02 as相關(guān)符號(hào)含義見公橋規(guī)JTG D62-2004由于蓋板按簡支板計(jì)算,且其承受的主要是填土和自重的均布荷載，因此其跨中承受的彎矩最大，即節(jié)點(diǎn)號(hào)為6的截面承受的彎矩最大，因此僅僅需要驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)6的極限承載能力蓋板抗彎承載力驗(yàn)算 節(jié)點(diǎn)號(hào)內(nèi)

9、力屬性Mj（KN.M）極限抗力（KN.M）受力類型安全系數(shù)是否滿足6最大彎矩6551.38E+03下拉受彎2.1 是最小彎矩5461.38E+03下拉受彎2.5 是表注： 安全系數(shù)（截面彎矩承載能力設(shè)計(jì)值與荷載效應(yīng)彎矩組合設(shè)計(jì)值之比）1即滿足規(guī)范要求，小于1則不滿足規(guī)范要求。蓋板抗彎承載力驗(yàn)算表中截面強(qiáng)度系數(shù)均大于1，截面強(qiáng)度滿足要求。根據(jù)公橋規(guī)JTG D62-2004規(guī)定，起抗剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：0 VdVcs+ Vsb +VpdVcs=1230.45×10-3bh0(2+0.6P)svsvcu,kVsb=0.75×10-3 sdAsbsinsVpd=0.75

10、5;10-3 pdApdsins相關(guān)符號(hào)含義見公橋規(guī)JTG D62-2004根據(jù)公橋規(guī)JTG D62-2004 5.2.6條規(guī)定，本例中我們驗(yàn)算距支座中h/2處截面和箍筋間距改變處的截面。即驗(yàn)算1、2、3、4、8、9、10、11號(hào)節(jié)點(diǎn)抗剪承載力蓋板抗剪承載力驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)總抗力(KN)設(shè)計(jì)剪力(KN)VR/Vd滿足1最大剪力14106502.2是最小剪力14105002.8是2最大剪力14305502.6是最小剪力14304603.1是3最大剪力14504143.5是最小剪力14503454.2是4最大剪力14702765.3是最小剪力14702306.4是8最大剪力-1470-2306.4是最小

11、剪力-1470-2705.3是9最大剪力-1450-3454.2是最小剪力-1450-4143.5是10最大剪力-1430-4603.1是最小剪力-1430-5502.6是11最大剪力-1410-5002.8是最小剪力-1410-6502.2是表注： 截面強(qiáng)度系數(shù)（截面剪力承載能力設(shè)計(jì)值與荷載效應(yīng)剪力組合設(shè)計(jì)值之比）1即滿足規(guī)范要求，小于1則不滿足規(guī)范要求。主梁抗剪承載力驗(yàn)算表中截面強(qiáng)度系數(shù)均大于1，截面強(qiáng)度滿足要求。5.7 蓋板持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算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) 6.4條規(guī)定，矩形鋼筋混凝土和B類預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件在環(huán)境中最大裂縫裂縫

12、寬度限值是0.2mm，最大裂縫寬度按下列公式計(jì)算Wfk=C1C2C3 SSES(30+d0.28+10) =As+Apbh0+(bf-b)hf相關(guān)符號(hào)含義見公橋規(guī)JTG D62-2004本例中裂縫最大值將出現(xiàn)在跨中，故取5、6、7號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算蓋板裂縫驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)號(hào)裂縫值(mm)允許值(mm)滿足5上緣裂縫00.2是下緣裂縫0.1890.2是6上緣裂縫00.2是下緣裂縫0.1940.2是7上緣裂縫00.2是下緣裂縫0.1890.2是按照新公橋規(guī)JTG D62-2004 6.5.2規(guī)定，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的撓度可根據(jù)構(gòu)件剛度用結(jié)構(gòu)力學(xué)方計(jì)算，構(gòu)件剛度可按下式計(jì)算：B=B0McrM

13、s2+1-McrMs2B0Bcr, 相關(guān)符號(hào)含義見公橋規(guī)JTG D62-2004梁跨中最大撓度計(jì)算公式：=Ml2B梁跨中最大撓度與荷載形式，支撐條件有關(guān)的系數(shù)，計(jì)算承受均布荷載的簡支梁時(shí)，可取5/48,本例中蓋板主要受12米厚填土均布荷載，車輛荷載幾乎不計(jì)，故取5/48M梁跨中最大彎矩l梁計(jì)算跨度B截面剛度公橋規(guī)JTG D62-2004 6.5.3條規(guī)定受彎構(gòu)件使用階段的撓度應(yīng)該考慮長期效應(yīng)的影響，即按6.5.2條規(guī)定的剛度計(jì)算的撓度值，乘以撓度長期增長系數(shù)，當(dāng)采用C40一下混凝土?xí)r取1.60，C40至C80時(shí)取1.451.35，中間強(qiáng)度線性內(nèi)插，本例中取1.60。本例僅需驗(yàn)算跨中截面即可，即

14、驗(yàn)算4、5、6、7單元截面撓度值即可蓋板撓度驗(yàn)算單元號(hào)撓度值(mm)允許值(mm)滿足4左截面2.497.25是右截面3.057.25是5左截面3.057.25是右截面3.247.25是6左截面3.247.25是右截面3.057.25是7左截面3.057.25是右截面2.497.25是撓度滿足規(guī)范要求6、涵臺(tái)計(jì)算6.1基礎(chǔ)資料設(shè)計(jì)汽車荷載為城-A級(jí)。涵臺(tái)每五米設(shè)置一道寬2cm的沉降縫，故取一段長為5米長的涵臺(tái)計(jì)算。材料：涵臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，=25 kN/m3，臺(tái)后及溜坡填土2=20kN/m3，填土的內(nèi)摩擦角=35°，黏聚力c=0。填土距離涵洞頂高度12米6.2涵臺(tái)與基礎(chǔ)構(gòu)造涵

15、臺(tái)（尺寸單位：cm）恒載計(jì)算表序號(hào)豎直力 Pk(kN)對(duì)基底型心力臂 (m)彎矩 M(kN·m)對(duì)墻趾力臂(m)彎矩 M(kN·m)備注F130200.8726274-0.68-2053 1.偏心距在基底中心軸之右為“+”，中心軸之左為“-”。2.彎矩逆時(shí)針取“-”號(hào)，順時(shí)針取“+”號(hào)。F25880.445262-1.105-649F32100-0.675-1417.5-2.225-4672F4240-0.633-152-2.183-524F5192-1.3-250-2.85-547G11000.15165-1.4-1540合計(jì)72401235-99856.3涵臺(tái)驗(yàn)算土壓力

16、臺(tái)背傾角=17.95°，填土內(nèi)摩擦角=35°，臺(tái)背與填土間的外摩擦角=/2=17.5°，臺(tái)后填土水平，=0。按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）4.2.3條計(jì)算得在不同工況下的臺(tái)后土壓力。a）臺(tái)后填土表面無車輛荷載時(shí)涵臺(tái)驗(yàn)算把墻后填土高出涵臺(tái)的部分看為均布荷載，換算成土層厚度h=12米，計(jì)算主動(dòng)土壓力Ea=12BH(H+2h)=cos2(-）cos2.cos(+)1+sin+sin(-)cos+(-)2=cos217.05°cos217.95°.cos(35.45°)1+sin52.5°sin35°c

17、os35.45°cos17.95°2=0.40主動(dòng)土壓力 Ea=12x5x0.4x4.755(4.755+24)x20 =2735KN土壓力著力點(diǎn)高程 C=H3xH+3hH+2h =2.25m 分力距基底形心力臂m彎矩KN.m距墻趾力臂m彎矩KN.mEax=Eacos(+)=2735x0.815=2228 2.25 5013 2.14678Eay=Easin(+)=2735x0.58=1586 -0.61 -968 -2.16 -3425注：1.偏心距在基底中心軸之右為“+”，中心軸之左為“-”。2.彎矩逆時(shí)針取“-”號(hào)，順時(shí)針取“+”號(hào)。總的豎向力Fy=8826KN,總的

18、水平力Fx=2228KN。垂直于基底的力F=Fycos5.71°+Fxsin5.71°=9000KN平行于基底的力F,=- Fysin5.71°+Fxcos5.71°=1338KN地基承載力驗(yàn)算 偏心距e=Mk/Fk=(1235+5013-968)/9000m=0.587m>B/6所以Pmax=2F/3.1x5x0.963=1206KPa,為了有一定的安全儲(chǔ)備，要求地基承載力不小于1500KPa?；灼矫婵够品€(wěn)定性驗(yàn)算滑動(dòng)穩(wěn)定方程應(yīng)滿足：1.1G+Q1(Eay+ Eaxtan0)1+(1.1G+Q1Eay) tan0-Q1Eax>0由于地基

19、承載力要求地基是巖石，故可以保守取1=0.4，則有1.1x7240+1.4(1586+ 2228x0.1)x0.4+(1.1x7240+1.4x1586)x0.1-1.4x2228=2097>0 符合要求抗滑穩(wěn)定系數(shù) Kc=(N+Extan0)1Ex-Ntan0=(8826+222.8)x0.4/(2228-882.6)= 2.7>1.3滿足要求傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算： 傾覆方程0.8GZ0+Q1(EayZx-EaxZy)>00.8x9985+1.4(3425-4678)=6233>0,滿足要求。抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0=( GZ0+ EayZx)/ EaxZy=(9985+3425

20、)/4678=2.8>1.5，滿足要求。擋土墻身正截面強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算，取基頂截面為驗(yàn)算截面計(jì)算圖示 尺寸單位cm主動(dòng)土壓力E=12BH(H+2h)=0.5x5x0.4x20x3.85x27.85=2144KNEx=E=Ecos(+)=2144x0.815=1747KNEy=E=Esin(+)=2144x0.58=1243KN土壓力著力點(diǎn)高程 C=H3xH+3hH+2h=1.84m土壓力水平分力作用點(diǎn)至基頂截面前緣力臂長度：Zy=1.84m土壓力豎直分力作用點(diǎn)至基頂截面前緣力臂長度： Zx=2.1-1.84x0.1=1.916m基頂截面偏心驗(yàn)算截面寬度：B=2.1m基頂以上墻身自重G1=712KN,對(duì)基頂形心偏心距0.25mF1=3020KN,對(duì)基頂形心偏心距0.87mF2=588KN,對(duì)基頂形心偏心距0.445mF4=240KN,對(duì)基頂形心偏心距-0.633mF6=1500KN,對(duì)基頂形心偏心距-0.425m總豎向力為1243+712+3020+588+240+1500=73