地下浅埋通道设计

一、设计题目（1）设计任务1、将某浅埋地下通道结构进行结构设计2、确定结构构件的截面尺寸。3、确定结构的计算简图。4、各构件的荷载、内力及配筋计算。5、手绘和计算机绘制结构配筋图。（2）基本资料某浅埋地下通道结构尺寸示意下所示。1、埋置深度118M。2、地下水位自然地面以下7M。3、土层粉质粘土，重度、内摩擦角、粘聚力分别为R118KN/M，C10KN/M，15。土层粘土，重度17KN/M，C25KN/M，15土层3粘土，重度175KN/M，C27KN/M，174、土层厚度以埋置深度为界。5、地面超载1264KN/M。6、水土压力分项系数12。7、地面超载荷载分项系数12。8、混凝土强度等级为C30；重度为25KN/M；弹性模量为1410MPA；泊松比为0167。9、钢筋等级为HPB335。10、地基变形模量为50MPA；泊松比为03。（3）计算假定1、结构刚度远大于地基土的刚度。2、不考虑结构侧向位移。3、计算时忽略加腋的影响。4、考虑荷载最不利组合。（4）参考规范1、混凝土结构设计规范GB5001020102、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD6220043、公路桥涵地基与基础设计规范JTGD6320074、公路桥涵设计通用规范JTGD6020045、建筑结构制图标准GBT501052001二、荷载计算（1）顶板荷载计算1、覆土压力2I/158405174318QHRMKN土2、水压力2WM/KN0水3、顶板自重/75135DQ4、底面超载/26415、综上所述，）（顶/KN927864175348152Q（2）板底荷载计算）（顶底/KN52983/640521978LP21（3）地基反力计算地下通道结构刚度远大于地基土的刚度，故假定地基反力为直线分布。底反/KN315D2Q4侧墙荷载计算根据朗肯主动土压力计算方法，计算土中侧向土压力。并且用土水分算法，计算侧向水压力。1、侧向土压力主动土压力KAACQ2ZPA）（其中KA为主动土压力系数245TN1土的侧向压力顶板处土的侧向压力22M/KN6405847138405TAN）（IIHRE底板处土的侧向压力22/39TA）（IIRE2、侧向水压力顶板处水压力2/6384107MKNHEW底板处水压力2/759综上所述,顶板侧压力为2/1046342121MKNEQW）侧底板侧压力为2/16762121MKNEQW）侧三、内力计算（1）弯矩分配法计算内力1、计算简图地下通道纵向较长，横向较短，结构所受荷载沿纵向的大小近于不变，故在不考虑结构纵向不均匀变形的情况下，将此结构按照平面应变问题处理。沿纵向取单位长度（1M）的截条，当做闭合框架计算，忽略加腋的影响。忽略中隔墙面积稍小于其他墙体，将杆件简化为等截面杆。同时，由于中隔墙刚度相对较小，侧向力并不十分大，认为中隔墙与上下板的连接方式为铰接，即只能承受轴力的二力杆。计算跨度取中轴线中心至中心距离。得，侧墙计算跨度413M，顶板与地板计算跨度为3875M。在弯矩分配时，不考虑线位移的影响，所以除中隔墙之外所有构件EA认为无穷大，。对中隔墙,EI认为是23101940524MKNEI0，EA14101005517700000KN。由荷载计算可见，顶板荷载和地基反力并不平衡，但由于侧壁摩阻力存在，使其保持平衡。所以在侧壁下设置活动绞支座。运用结构力学求解器，其代码如下；结点,1,3875,0结点,2,0,0结点,3,3875,0结点,4,3875,413结点,5,0,413结点,6,3875,413单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,1,4,1,1,1,1,1,1单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,6,3,1,1,1,1,1,1单元,2,5,1,1,0,1,1,0结点支承,1,1,0,0结点支承,3,3,0,0,0结点支承,2,1,0,0单元荷载,4,3,2789,0,1,90单元荷载,5,3,2789,0,1,90单元荷载,1,3,315,0,1,90单元荷载,2,3,315,0,1,90单元荷载,6,5,1042,1672,0,1,90单元荷载,3,5,1672,1042,0,1,90单元材料性质,7,7,7700000,1,0,0,1单元材料性质,1,6,1,194104,0,0,1其计算简图如下；内力计算弯矩图剪力图轴力图（3）设计弯矩、剪力、轴力，考虑到安全因素，在基数按设计弯矩、剪力、轴力，以及之后的配筋过程中，均按照弯矩分配法算得内力进行计算。易知，最大弯矩均出现在中轴线处。然而，底板与顶板与侧墙与中隔墙现浇在一起。截面刚度相对较大，危险截面一般出现在支座边缘。所以，要计算设计弯矩、剪力和轴力。1、顶板与侧墙交点5MKN3142750924BQMP上815P侧24702902BQ上MKNQ567P侧2、顶板与中隔墙交点；MKNM325805732BQP上1480Q上3、底板与侧墙交点；1072562BP下MKNM430Q侧71582QP下256B侧4、底板与中隔墙交点；MKN6380412QP底M59236BQ上底（4）抗浮验算取1M宽板带，进行验算。KN639274810GV浮QKN436016350525）（自重84H）（上覆土所以；1263914Q浮重K在安全范围内。4、配筋计算（1）材料参数根据公路钢筋混凝土桥涵设计规范JTGD622004中规定；C30等级混凝土抗压强度设计值；FCD138N/MMC30等级混凝土抗拉强度设计值；FTD139N/MMHPB335等级钢筋强度设计值；FYD280N/MM除中隔墙外均按照压弯构件进行配筋，中隔墙按照受压构件进行配筋。采用对称配筋的形式，示意图如下；（2）跨中正截面配筋计算（除中隔墙外）1、截面尺寸构件AB与CD长度为L3875M，构件AD长度为L413M。截面高度H550MM。截面宽度B1000MM，考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10MM,取保护层厚度40MM，取AS55MM。2、确定小偏心还是大偏心对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高度KNBHFNOC368250495183560控制内力在内力计算中得到的轴力都远小于控制内力，构件认为是大偏心构件。选出下列情况；KN430MKN5230MG9581F17E；点，对；点，对；点，对3、配筋计算（采用对称配筋）给据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5310条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比LO/I175的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距EO乘以偏心距增大系数N，相关公式如下；0115720/14021HEHL其中；NME0LO为构件计算长度，对两端固定的构件取0511E截面M816025710由于LO/H5，考虑放大系数；01592AHE0由于想、M10837BFNXASCM462851982AE0151049586727200159374/14S00212，取取HEHL2S0YDS1307FNA）（2MINS,IS,75125BH实际配筋取M2S2、F截面M1572A0230BHAAFNE051926072EM13M835BFX2591607A2HE0715934/601/1495371L05404627210983S2MINS,IS,S0YDSSSC022010A实际配筋取）（由于，取，取HLEMNM3、G截面M1572A0230BHA41683AFNE57192EM1020834BFX965176AHE01519374/7/10095130L5476272045S2MINS,IS,S0YDSSSC22001A实际配筋取）（由于，取，取HLENM（3）节点正截面配筋计算1、截面尺寸构件AB与CD长度为L62M，构件AD长度为L6M。截面高度H600MM。截面宽度B1000MM，考虑到结构为地下建筑物，钢筋保护层厚度一般至少要增大10MM,取保护层厚度40MM，取AS55MM。2、确定小偏心还是大偏心由于由计算简图算出的内力为节点处内力，而实际的不利截面是侧墙边缘处的截面，对应此截面的弯矩即为设计弯矩，在之前已经求出。对于C30等级混凝土，HPB335等级钢筋，界限相对受压区高KNBHFNOC368250495183560控制内力选出下列情况对BA点,M1143KNM；N2571KN对AB点,M1838KNM；N2571KN对AD点,M2583KNM；N5099KN对DA点,M107KNM；N5099KN对DC点,M1772KNM；N3034KN对CD点,M3286KNM；N3034KN4、配筋计算（采用对称配筋）给据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5310条规定。计算偏心受压构件正截面承载力时，对长细比LO/B5的构件，应考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，将轴向力对截面重心轴的偏心距EO乘以偏心距增大系数N，相关公式如下0115720/14021HEHL其中NME0LO为构件计算长度，对两端固定的构件取0511、BA截面M1572A0230BHA5486AFNE526EM10201837BFX64594AHE0151937/1/1400495370L51272045103S2MINS,IS,S0YDSSSC22001A实际配筋取）（由于，取，取HLEMNM2、AB截面M1572A0230BHA16486AFNE0219013257XM5AHE01519374/71/14009530L5147270813S2MINS,IS,S0YDSSC22001A实际配筋取）（由于，取，取LENM3、AD截面M1572A0230BHA12489AFNE53192EM102708BFX5195A2HE015294/7577205019358SMINS,IS,S0YDSSSC20010A实际配筋取）（由于，取，取HLEMNM4、DA截面19M1572A0230BHA8949AFNE52EM102371089BFX48524AHE024159/1/100495201L51772091S2MINS,IS,S0YDSSSC120010A实际配筋取）（由于，取，取HLENM5、DC截面M1572A0230BHA9483AFNEEM1024108BFX7859A2HE01519374/1/140095370L5148272051043S2MINS,IS,S0YDSSSC22001A实际配筋取）（由于，取，取LEMNM6、CD截面M2513A2070BHA46189AFNEEM0241038BFX18659A2HE0151937458272043682S2MINS,IS,S0YDSSSC221001A实际配筋取）（由于，取，取LENM（4）斜截面抗剪配筋计算跨中剪力值较小（0KN），可不做斜截面承载力验算。对于节点剪力，根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第529条规定最大剪力为KNBHFVCU7138210503MAX结构所有节点处剪力均满足要求。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第5210条规定FTD4021023上式中125为板式受弯构件提高系数除中隔板底部剪力略大于430KN之外，其他截面均满足要求。但考虑到，配筋采用弯矩分配法。计算时，比较保守。同时，参考弹性地基梁计算中隔板底部的内力，认为也满足要求。由此说明断面厚度足够，不用配置箍筋。（5）中隔板配筋计算对于轴心受压构件，其承载力为90SDCAFN其中，由于构件的L/HO363/0556610，所以。1实际轴心压力远小于混凝土自身抗压承载力KN147按最小配筋率进行配筋。,96803890NU根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规范第9112条规定，轴心受压构件全部纵筋配筋率不得小于05；同时，一侧钢筋配筋率不得小于02。所以，受拉区和受压区配筋率都取0252MIN,IN,M104250BHASS采用对称配筋，左右两侧给实际配筋取。217,8AS五、构造说明（1）混凝土保护层厚度地下结构的特点是外侧与土、水相接触，内测相对湿度较高。故受力钢筋保护层厚度最小厚度比地面机构增加510MM。本结构设计中C40MM。（2）横向受力钢筋为便于施工，将横向受力钢筋与纵向分布钢筋制成焊网。外侧横向钢筋制成为一闭合钢筋圈。内侧钢筋则沿横向通长配置。（3）纵向分布钢筋由于考虑混凝土的收缩、温差影响、不均匀沉降等因素的作用，必须配置一定数量的纵向分布钢筋。纵向分布钢筋的配筋率顶、底板应大于015，对侧墙应大于020。在本结构设计中，纵向分布钢筋采用顶板（一侧）050151000600450MM2，配置12250AS452MM2；底板（一侧）050151000600450MM2，配置12250AS452MM2；侧墙（一侧）05021000600600MM2，配置14250AS616MM2；中隔墙（一侧）05021000600600MM2，配置14250AS616MM2。（4）纵向与横向分布网片在侧墙与中隔墙中，横向分布网片取12400。在顶板与底板中，纵向分布网片取12400。（5）箍筋断面厚度足够，不用配置箍筋。（6）刚性节点构造框架转角处的节点构造应保证整体性，根据此处钢筋的布置原则，此点构造说明如下沿斜托单独配置