新规范双孔箱涵结构设计.xls

钢筋混凝土双孔箱涵结构设计钢筋混凝土双孔箱涵结构设计 数据输入：数据输入：说明 1.孔径及净空 净跨径 L0 =6m 净高 h0 =3.6m 孔数m=2 2.设计安全等级 设计安全等级11为一级，2为二级，3为三级 3.汽车荷载 荷载等级公路1级1为I级，2为II级，3为II级折减 4.填土情况 箱涵顶填土厚H =1m0.5m 土的内摩擦角 =30 填土容重 1 =18.7 kN/m3 地基承载力 0 =180kPa 5.建筑材料 普通钢筋种类21为R235，2为HRB335，3为HRB400，4为KL400 主钢筋直径22mm 涵身混凝土强度等级C3015 50 6.箱涵尺寸 顶板、底板厚度 = 0.4m 倒角 C1 =0.05m 侧墙厚度t = 0.4m 倒角 C2 =0.05m 基础襟边c =0.2m 基础高度d =0.5m 附注：有填充颜色的单元格需要按说明输入数值。 1、孔径及净空 净跨径L0 =6m 净高h0 =3.6m 孔数m=2 2、设计安全等级一级 结构重要性系数r0 =1.1 3、汽车荷载 荷载等级公路 级 4、填土情况 涵顶填土高度H =1m 土的内摩擦角 =30 填土容重 1 = 18.7kN/m3 地基容许承载力 0 = 180kPa 5、建筑材料 普通钢筋种类HRB335 主钢筋直径22mm 钢筋抗拉强度设计值fsd =280MPa 涵身混凝土强度等级C30 涵身混凝土抗压强度设计值fcd =13.8MPa 涵身混凝土抗拉强度设计值ftd =1.39MPa 钢筋混凝土重力密度 2 = 25kN/m3 基础混凝土强度等级C15 混凝土重力密度 3 = 24kN/m3 (一)截面尺寸拟定 (一)截面尺寸拟定 (见图L-01) 顶板、底板厚度 =0.4m C1 =0.05m 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 结 构 设 计钢 筋 混 凝 土 箱 涵 结 构 设 计 一 、 设 计 资 料一 、 设 计 资 料 二 、 设 计 计 算二 、 设 计 计 算 第 3 页，共 258 页 侧墙厚度t =0.4m C2 =0.05m 横梁计算跨径LP = L0+t =6.4m L = 2L0+3t =13.2m 侧墙计算高度hP = h0+ =4m h = h0+2 =4.4m 基础襟边 c =0.2m 基础高度 d =0.5m 基础宽度 B =13.6m (二)荷载计算(二)荷载计算 1、恒载 恒载竖向压力p恒 = 1H+2 = 28.70kN/m2 恒载水平压力 顶板处eP1 = 1Htan 2(45- /2) = 6.23kN/m2图 L-01 底板处eP2 = 1(H+h)tan 2(45- /3) = 33.66kN/m2 2、活载 汽车后轮着地宽度0.6m，由公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)第4.3.4条规定，按30角向下分布。 一个汽车后轮横向分布宽 1.3/2m 0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 22 130 mm，实际 As =2924.1mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1005.6 kNr0Vd =52.8 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 250.2 kNr0Vd =52.8 kN 故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。 (2)结点(AE) l0 = 6.40 m ，h = +C1 = 0.45 m ，a = 0.04 m ，h0 = 0.41 m ，b = 1.00 m ， Md = #m ，Nd = -2.97 kN ， Vd = 454.10 kN e0 = Md/Nd =-123.707m i =h/121/2 =0.130m 长细比l0/i =49.27 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = -814.456 1.0 ，取 1 = -814.46 第 12 页，共 258 页 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.008 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.390 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =-171.768m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 560.54 =13800x( # 解得x =0.115 m bh0 = 0.56 0.41 =0.230 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00569314 m2= 5693.1 mm2 = 100As/(bh0) =1.39 %0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 22 60 mm，实际 As =6335.5mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1145.3 kNr0Vd =499.5 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 285.0 kNr0Vd =499.5 kN 故斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪承载力已满足要求。 2、底板 (C-DD-F) 钢筋按左、右对称，用最不利荷载计算。 (1)跨中 l0 = 6.40 m ，h = #a = #h0 = 0.36 m ，b = # Md = #m ，Nd = # ， Vd = 14.07 kN e0 = Md/Nd =1.786m i =h/121/2 =0.115m 长细比l0/i =55.43 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 VCS=a1a2a30.45*10-3bh0(2+0.6 )fcu,k0.5 svfsv= 第 13 页，共 258 页 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 13.592 1.0 ，取 1 = 1.00 2 = 1.15-0.01l0/h = 0.990 1.0 ，取 2 = 0.99 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.036 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =2.011m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 291.35 =13800x( # 解得x =0.064 m bh0 = 0.56 0.36 =0.202 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00265689 m2= 2656.9 mm2 = 100As/(bh0) =0.74 %0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 22 140 mm，实际 As =2715.2mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1005.6 kNr0Vd =15.5 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 250.2 kNr0Vd =15.5 kN 故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。 (2)结点 l0 = 6.40 m ，h = +C1 = 0.45 m ，a = 0.04 m ，h0 = 0.41 m ，b = 1.00 m ， Md = #m ，Nd = # ， Vd = 454.10 kN e0 = Md/Nd =2.763m i =h/121/2 =0.130m 长细比l0/i =49.27 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 18.392 1.0 ，取 1 = 1.00 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.008 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.021 第 14 页，共 258 页 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =3.007m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 435.67 =13800x( # 解得x =0.086 m bh0 = 0.56 0.41 =0.230 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00372232 m2= 3722.3 mm2 = 100As/(bh0) =0.91 %0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 22 100 mm，实际 As =3801.3mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1145.3 kNr0Vd =499.5 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 285.0 kNr0Vd =499.5 kN 故斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪承载力已满足要求。 3、左、右侧板 (A-C，E-F) (1)板中 l0 = 4.00 m ，h = #a = #h0 = 0.36 m ，b = # Md = #m ，Nd = # ， Vd = 6.48 kN e0 = Md/Nd =0.803m i =h/121/2 =0.115m 长细比l0/i =34.64 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 6.256 1.0 ，取 1 = 1.00 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.050 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.032 VCS=a1a2a30.45*10-3bh0(2+0.6 )fcu,k0.5 svfsv= 第 15 页，共 258 页 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =0.987m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 260.77 =13800x( # 解得x =0.057 m bh0 = 0.56 0.36 =0.200 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00188403 m2= 1884.0 mm2 = 100As/(bh0) =0.53 %0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 18 130 mm，实际 As =1957.5mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1000.0 kNr0Vd =7.1 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 248.8 kNr0Vd =7.1 kN 故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。 (2)结点 l0 = 4.00 m ，h = t+C2 = 0.45 m ，a = 0.04 m ，h0 = 0.41 m ，b = 1.00 m ， Md = #m ，Nd = # ， Vd = 43.13 kN e0 = Md/Nd =1.036m i =h/121/2 =0.130m 长细比l0/i =30.79 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 7.056 1.0 ，取 1 = 1.00 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.061 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.022 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =1.242m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 328.31 =13800x( # 第 16 页，共 258 页 解得x =0.063 m bh0 = 0.56 0.41 =0.228 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00217111 m2= 2171.1 mm2 = 100As/(bh0) =0.53 %0.2 % 符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。 选用 22 170 mm，实际 As =2236.1mm2 0.5110-3fcu,k1/2bh0 =1139.7 kNr0Vd =47.4 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 283.6 kNr0Vd =47.4 kN 故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。 3、中间板 (B-D) (1)板中 l0 = 4.00 m ，h = #a = #h0 = 0.36 m ，b = # Md =49.93 kNm ，Nd = # ， Vd = 40.16 kN e0 = Md/Nd =0.110m i =h/121/2 =0.115m 长细比l0/i =34.64 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 1.025 1.0 ，取 1 = 1.00 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.050 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.234 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =0.296m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 147.69 =13800x( # 解得x =0.031 m bh0 = 0.56 0.36 =0.202 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = -0.0002527 m2-= 252.7 mm2 第 17 页，共 258 页 = 100As/(bh0) =-0.07 %r0Vd =44.2 kN 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 250.2 kNr0Vd =90.4 kN 故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。 (2)结点 l0 = 4.00 m ，h = t+C2 = 0.50 m ，a = 0.04 m ，h0 = 0.46 m ，b = 1.00 m ， Md =39.78 kNm ，Nd = # ， Vd = 309.54 kN e0 = Md/Nd =0.088m i =h/121/2 =0.144m 长细比l0/i =27.71 17.5 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.10条 1 = 0.2+2.7e0/h0 = 0.714 1.0 ，取 1 = 0.71 2 = 1.15-0.01l0/h = 1.070 1.0 ，取 2 = 1.00 = 1+(l0/h)2 12h0/1400e0 =1.171 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.3.5条 e = e0+h/2-a =0.313m r0Nde = fcdbx(h0-x/2) 156.15 =13800x( # 解得x =0.025 m bh0 = 0.56 0.46 =0.258 m 故为大偏心受压构件。 As = (fcdbx-r0Nd)/fsd = 0.00053733 m2= 537.3mm2 = 100As/(bh0) =0.12 %r0Vd =340.5 kN 第 18 页，共 258 页 故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.9条的要求。 由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第5.2.10条 0.5010-3 2ftdbh0 = 319.7 kNr0Vd =340.5 kN FALSE (五)配筋图(五)配筋图 见设计图纸。 (六)基底应力验算(六)基底应力验算 1、荷载计算 (取单位涵长计算) (1)恒载 箱重力P箱 = 2 2( L+1.5th0+2C1C2) = 372.3kN 基础重力P基 = 3Bd = 163.2kN 填土重力P土 = 1HL + 1(H+h)*2c = 287.2kN 水重力P水 = 水(2L0h0-4C1C2) = 431.9kN (2)车辆荷载 (由图L-07) 竖直力P车 = q车L =446.6kN 水平力E车 = e车(h+d) =55.3kN 弯矩M车 = E车(h+d)/2 =135.4kNm 2、基底应力 N = P箱+P基+P土+P水+P车 =1701.2kN M = M车 =135.4kNm 由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 02485)第3.2.2-2式 = N/AM/W = N/B6M/B2 129.5 120.7 (七)计算结果：(七)计算结果： 跨中节点跨中节点跨中节点跨中节点 2222222218221616 136141013172721 基底应力：基底应力： max=129.5kPa 基底应力满足设计要求。 截面位置 钢筋直径(mm) 顶 板底 板侧 墙中墙 主筋间距(cm) 180 kPa=kPa0 = 第 19 页，共 258 页 第 20 页，共 258 页 第 21 页，共 258 页 第 22 页，共 258 页 第 23 页，共 258 页 第 24 页，共 258 页 第 25 页，共 258 页 第 26 页，共 258 页 第 27 页，共 258 页 第 28 页，共 258 页 第 29 页，共 258 页 第 30 页，共 258 页 第 31 页，共 258 页 第 32 页，共 258 页 第 33 页，共 258 页 第 34 页，共 258 页 第 35 页，共 258 页 第 36 页，共 258 页 第 37 页，共 258 页 第 38 页，共 258 页 第 39 页，共 258 页 第 40 页，共 258 页 第 41 页，共 258 页 第 42 页，共 258 页 第 43 页，共 258 页 第 44 页，共 258 页 第 45 页，共 258 页 第 46 页，共 258 页 第 47 页，共 258 页 第 48 页，共 258 页 第 49 页，共 258 页 第 50 页，共 258 页 第 51 页，共 258 页 第 52 页，共 258 页 第 53 页，共 258 页 第 54 页，共 258 页 第 55 页，共 258 页 第 56 页，共 258 页 第 57 页，共 258 页 第 58 页，共 258 页 第 59 页，共 258 页 第 60 页，共 258 页 第 61 页，共 258 页 第 62 页，共 258 页 第 63 页，共 258 页 第 64 页，共 258 页 第 65 页，共 258 页 第 66 页，共 258 页 第 67 页，共 258 页 第 68 页，共 258 页 第 69 页，共 258 页 第 70 页，共 258 页 第 71 页，共 258 页 第 72 页，共 258 页 第 73 页，共 258 页 第 74 页，共 258 页 第 75 页，共 258 页 第 76 页，共 258 页 第 77 页，共 258 页 第 78 页，共 258 页 第 79 页，共 258 页 第 80 页，共 258 页 第 81 页，共 258 页 第 82 页，共 258 页 第 83 页，共 258 页 第 84 页，共 258 页 第 85 页，共 258 页 第 86 页，共 258 页 第 87 页，共 258 页 第 88 页，共 258 页 第 89 页，共 258 页 第 90 页，共 258 页 第 91 页，共 258 页 第 92 页，共 258 页 第 93 页，共 258 页 第 94 页，共 258 页 第 95 页，共 258 页 第 96 页，共 258 页 第 97 页，共 258 页 第 98 页，共 258 页 第 99 页，共 258 页 第 100 页，共 258 页 第 101 页，共 258 页 第 102 页，共 258 页 第 103 页，共 258 页 第 104 页，共 258 页 第 105 页，共 258 页 第 106 页，共 258 页 第 107 页，共 258 页 第 108 页，共 258 页 第 109 页，共 258 页 第 110 页，共 258 页 第 111 页，共 258 页 第 112 页，共 258 页 第 113 页，共 258 页 第 114 页，共 258 页 第 115 页，共 258 页 第 116 页，共 258 页 第 117 页，共 258 页 第 118 页，共 258 页 第 119 页，共 258 页 第 120 页，共 258 页 第 121 页，共 258 页 第 122 页，共 258 页 第 123 页，共 258 页 第 124 页，共 258 页 第 125 页，共 258 页 第 126 页，共 258 页 第 127 页，共 258 页 第 128 页，共 258 页 第 129 页，共 258 页 第 130 页，共 258 页 第 131 页，共 258 页 第 132 页，共 258 页 第 133 页，共 258 页 第 134 页，共 258 页 第 135 页，共 258 页 第 136 页，共 258 页 第 137 页，共 258 页 第 138 页，共 258 页 第 139 页，共 258 页 第 140 页，共 258 页 第 141 页，共 258 页 第 142 页，共 258 页 第 143 页，共 258 页 第 144 页，共 258 页 第 145 页，共 258 页 第 146 页，共 258 页 第 147 页，共 258 页 第 148 页，共 258 页 第 149 页，共 258 页 第 150 页，共 258 页 第 151 页，共 258 页 第 152 页，共 258 页 第 153 页，共 258 页 第 154 页，共 258 页 第 155 页，共 258 页 第 156 页，共 258 页 第 157 页，共 258 页 第 158 页，共 258 页 第 159 页，共 258 页 第 160 页，共 258 页 第 161 页，共 258 页 第 162 页，共 258 页 第 163 页，共 258 页 第 164 页，共 258 页 第 165 页，共 258 页 第 166 页，共 258 页 第 167 页，共 258 页 第 168 页，共 258 页 第 169 页，共 258 页 第 170 页，共 258 页 第 171 页，共 258 页 第 172 页，共 258 页 第 173 页，共 258 页 第 174 页，共 258 页 第 175 页，共 258 页 第 176 页，共 258 页 第 177 页，共 258 页 第 178 页，共 258 页 第 179 页，共 258 页 第 180 页，共 258 页 第 181 页，共 258 页 第 182 页，共 258 页 第 183 页，共 258 页 第 184 页，共 258 页 第 185 页，共 258 页 第 186 页，共 258 页 第 187 页，共 258 页 第 188 页，共 258 页 第 189 页，共 258 页 第 190 页，共 258 页 第 191