涵洞力学计算书很全面

1、 2米净跨径.686米填土暗盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料 汽车荷载等级：城-B级； 环境类别：类环境； 净跨径：L0=2m； 单侧搁置长度：0.35m； 计算跨径：L=2.3m； 填土高：H=.686m； 盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=4cm； 混凝土强度等级为C30； 轴心抗压强度fcd=11.73Mpa； 轴心抗拉强度ftd=1.04Mpa； 主拉钢筋等级为HRB400； 抗拉强度设计值fsd=330Mpa； 主筋直径为20mm，外径为22mm，共11根，选用钢筋总面积As=0.003456m2 盖板容重1=25kN/m3

2、； 土容重2=21kN/m3 根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中关于涵洞结构的计算假定：盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力2.外力计算1) 永久作用 (1) 竖向土压力 q=2·H·b=21×.686×0.99=14.26194kN/m (2) 盖板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2) 由车辆荷载引起的垂直压力（可变作用） 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中的规定： 计算涵洞顶上车辆荷载

3、引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下做30°角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=0.2+2·H·tan30=0.2+2×.686×0.577=0.99m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=1.9+2·H·tan30=1.9+2×.686×0.577=2.69m 车轮重 P=280kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=280/0.99/2.69=104.83kN/m23.

4、内力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的内力 跨中弯矩 M1=(q+g)·L2/8=(14.26+7.43)×2.32/8=14.34kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)·L0/2=(14.26+7.43)×2/2=21.69kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·La·(L-La/2)·b/4=104.83×0.99×(2.30-0.99/2)×0.99/4=46.44kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·La·b·(L0-La/2)/L0)=

5、104.83×0.99×0.99×(2.00-0.99/2)/2.00=77.43kN3) 作用效应组合 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中关于作用效应组合的规定： 跨中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×14.34+1.4×46.44)=74.00kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×21.69+1.4×77.43)=120.98kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.

6、2/2=30-4-1.100=24.9cm=0.249m1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=330×0.003456/11.73/0.99=0.098m 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于相对界限受压区高度b的规定: HRB400钢筋的相对界限受压区高度b=0.53。 xb·h0=0.53×0.249=0.132m 砼受压区高度满足规范要求2) 最小配筋率 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于受弯构件最小配筋百分率的规定: P=100·As/b/

7、h0=1.40，不小于45ftd/fsd=0.14,同时不小于0.2 主筋配筋率满足规范要求3) 正截面抗弯承载力验算 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcd·b·x(h0-x/2)=11.73×1000×0.99×0.098(0.249-0.098/2) =227.99kNm0Md=74.00kNm 正截面抗弯承载力满足规范要求4) 斜截面抗剪承载力验算 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于抗剪截面验算的规定: 0.5

8、1×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×249 =688.60kN0Vd=120.98kN 抗剪截面满足规范要求。 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于受弯构件斜截面抗剪承载力验算的规定: 对于板式受弯构件，公式可乘以1.25提高系数 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.04×0.99&#

9、215;1000×0.249×1000 =160.23kN0Vd=120.98kN 可不进行斜截面抗剪承载力的验算，只需按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中构造要求配置箍筋5.裂缝宽度计算 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中6.4关于裂缝宽度验算的规定: 环境类别为I类环境，对于钢筋混凝土构件，最大裂缝宽度不应超过0.20mm 作用短期效应组合 Ms=1.0M1+0.7M2 =1.0×14.34+0.7×46.44=46.85kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M

10、2 =1.0×14.34+0.4×46.44=32.92kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=46.85/0.87/0.003456/0.249=62.57Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×32.92/46.85=1.35 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.35×1.15×62.57×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0

11、140) =0.06mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算1.设计资料 基础为整体式，基础襟边C1=0.30m，台身宽C2=0.80m，基础宽C3=2.10m 背墙宽C4=0.45m，搭接宽度C5=0.35m，基础高度为0.40m，铺底厚为0.30m 涵洞净高H0=1.80m，计算高度H1=2.10m，基础顶深H2=3.09m 台身容重为23kN/m3，基础容重为23kN/m3，铺底容重为23kN/m3 台身轴心抗压强度fcd=9.78Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.92Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.85Mpa 地基承载力容许值为250kPa，回填土的内摩擦角为3

12、5° 将台身简化为上端铰支、下端固结模型，取台宽b=0.99m进行计算2.台身验算1) 水平力 车辆荷载等代土层厚 破坏棱体长度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-35°/2)=1.53m 计算长度B=6.29m =560/6.29/1.53/21=2.77m 土的侧压力系数 =tan2(45°-35°/2)=0.2710 q1=(H+h+d1/2)·b··21 =(.686+2.77+0.15)×0.99×0.2710×21=20.33kN/m q2=(H+h+H0+0.3

13、0/2+d1)·b··21 =(.686+2.77+1.80+0.15+0.30)×0.99×0.2710×21=32.16kN/m A端处弯矩 =-14.69kNm A端处剪力 =36.62kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.63kN/m =1.28m 最大弯矩计算 =7.81kNm2) 竖向力 当x0=1.28m时，台身y-y截面上的竖向力、偏心矩及弯矩名称竖向力(kN)偏心矩e(m)弯矩(kNm)P129.28-0.23-6.59P26.420.181.12P33.070.180.54P412.150.000.00P50.92M

14、=-4.933) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9×(1.2×M+1.4×Mmax)=4.52kNm 0Nd=0.9×1.2×P=55.00kN 0Vd=0.9×1.4×QA=46.15kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.082m (1) 偏心受压承载力验算 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文、4.0.7计算偏心受压构件承载力影响系数 弯曲平面内的截面回旋半径 ix=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=0.2312 构件长细比，其中长细比修正系数取1.

15、3，构件计算长度l0取0.7H1=1.47m =2.3616 =1.9084 x方向和y方向偏心受压构件承载力影响系数，其中m取8.0，a取0.002 =0.8907 =1.0042 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.8941 构件截面面积 A=C2*b=0.7920m2 由公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.082m，小于等于0.6×0.5×C2=0.24m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力 =6925.17kN 0Nd=55.00kN 偏心受压承载力满足要求 (2) 正截面受弯承载力验算 构件受拉边缘的弹性抵抗矩 W=b·C22/6=0.1056 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文计算正截面受弯承载力 W·ftmd=97.15kNm 0Md=4.52kNm 正截面受弯承载力满足要求 (3) 直接受剪承载力验算 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文计算直接受剪承载力，其中f=0.7，Nk=77.02kN =1503.71kN 0Vd=46.15kN 直接受剪承载力满足要求3.基底应力验算 基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下表，其中P9汽是由车辆荷载所产生的盖板支点