鋼筋混凝土圓管涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土圓管涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)資料某雙車道三級公路的鋼筋混凝土圓管涵，該涵洞設(shè)計(jì)荷載公路一I級，要求內(nèi)徑三lm,填土高H=1.2m,土容重丫=18kN/m3，管節(jié)下砂墊層1m厚，內(nèi)1摩擦角申二35。，容許承載力［b］二150kPa，試對構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度、裂縫寬度和基0地應(yīng)力驗(yàn)算。（二）設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)管壁厚0.1m,外徑1.25m，每節(jié)lm長，混凝土采用C15,鋼筋采用R235。恒載計(jì)算填土垂直壓力：q二H汎二1.2x18二21.6kN/m2土1管節(jié)垂直壓力：q=y-1=25x0.1=2.5kN/m2自2活載計(jì)算按《公路橋含設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）第4.3.1條和第4.3.2條規(guī)定，本題計(jì)算采用車輛荷載，公路一I級和公路一II級荷載采用相同的車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)，填料厚度等于或大于0.5m的涵洞不記沖擊力。按《公路橋含設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）第4.3.5條規(guī)定計(jì)算荷載分布寬度：一個(gè)后輪單邊荷載橫向分布寬度=罟>+1.2一個(gè)后輪單邊荷載橫向分布寬度=罟>+1.2xtan300=0.99m>1.3m1.8m（見圖4-1）故各輪垂直荷載分布寬度互相重疊，如圖4-1a）所示。荷載橫向分布寬度a應(yīng)按兩輛車后輪外邊至外邊計(jì)算，即a=（°6+1.2xtan30。）x2+（1.3+2x1.8）=6.88m2一個(gè)車輪的縱向分布寬度=02+1.2xtan30。=0.79m>1.4m22故縱向后輪垂直荷載分布長度相互重疊，如圖4-1b）所示。荷載縱向分布寬度b按二輪（后軸）外邊至外邊計(jì)算，即

b=(四+1.2xtan30)x2+1.4=2.98m22x(2x140)q汽=27.31kN/m2圖4-1管壁彎矩計(jì)算忽略管壁環(huán)向壓力即徑向剪力nq汽=27.31kN/m2圖4-1管壁彎矩計(jì)算忽略管壁環(huán)向壓力即徑向剪力n和V,僅考慮管壁上的彎矩見圖4-2。M=M=M=0.137qR2(1—九)1 2 3 土管壁自重產(chǎn)生的彎矩M=0.304qR2,M=0.337qR2,M=0.369qR2

1 自 2 自 3 自車輛荷載產(chǎn)生的彎矩M二M二M二0.137qR2（1—九）1 2 3 汽式中：q、q——填土、管自重產(chǎn)生的垂直壓力；土自R——管壁中線半徑；九——土的側(cè)壓系數(shù)，九二tan2（45?！?2）；申——土的內(nèi)摩擦角；役——汽車荷載產(chǎn)生的垂直壓力。故恒載產(chǎn)生的最大彎矩為+0.369x2.5x1.12TOC\o"1-5"\h\zM=0.137x21.6x1.12x1—tan2（45°—+0.369x2.5x1.12二3.73kN-m_ 35°-M=0.137x27.31x1.12x1—tan2（45°一 ）=3.3kN-m汽 2荷載組合按《公路橋含設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）4.1.6條進(jìn)行作用效應(yīng)組合。承載能力極限狀態(tài)組合M=1.2M+1.4M=1.2x3.73+1.4x3.3=9.1kN-mTOC\o"1-5"\h\zd 恒 汽正常使用狀態(tài)極限狀態(tài)組合短期組合 M=M+0.7M=3.73+0.7x3.3=6.1kN-msd 恒 汽長期組合 M=M+0.4M=3.73+0.4x3.3=5.1kN-mld 恒 汽截面強(qiáng)度計(jì)算管節(jié)處預(yù)留接縫寬1cm，故實(shí)際預(yù)制管節(jié)長99cm，承受1m長度內(nèi)的荷載?？紤]任一位置都可承受正、負(fù)彎矩，布置雙層鋼①10@100mm，設(shè)計(jì)截面如圖4-3所示。由《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》（JTGD62—2004）第5.2.2條中公式按單筋截面（不考慮受壓鋼筋）計(jì)算fA195x（11x78.5） 6x=昭s= =24.6mmfb 6.9x990cd

h=100一25=75mm0hg=75x0.62=46.5<24.6mm0b符合《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》(JTGD62—2004)第5.2.2-3條規(guī)定的。x 24.6fbx(h--)=69x990x24.6x(75- )cd022=10.5kN-=10.5kN-m>yM=0.9x9.1=8.2kN-m0d截面強(qiáng)度滿足要求。MC= sMC= s ss0.87Ahs0=97.1MPa11x87.5990x75=0.0116圖4-3(尺寸單位：mm)裂縫寬度驗(yàn)算由《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》(JTGD62—2004)第6.4.3條和第6.4.4條規(guī)定。6.1x1060.87x(11x87.5)x75C1=1.4(光面鋼筋)C=1+0.5x(5.1/6.1)=1.422C=1.151WtkQWtkQ=CCCss123Es(30+d)(0.28+10p=1.4x1.42=1.4x1.42x1.15x97.12.1x105x()=0.15mm<0.2mm0.28+10x0.0116滿足《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》(JTGD62—2004)第6.4.2條規(guī)定。基底應(yīng)力驗(yàn)算按《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ024—85)第2.1.4條，本題地基土承載力不作修正，即[b