圆管涵结构计算书.doc

圆管涵结构计算书一、基本设计资料1、依据规范及参考书目：公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ 022-85）2、计算参数：圆管涵内径D = 1760 mm 圆管涵壁厚t = 120 mm填土深度H = 1000 mm 填土容重1 = 18.0 kN/m3混凝土强度级别：C20 C20混凝土容重2 = 24.0 kN/m3汽车荷载等级：公路-级修正后地基土容许承载力fa = 150.0 kPa管节长度L = 2000 mm 填土内摩擦角 = 35.0 度钢筋强度等级：R235 钢筋保护层厚度as = 25 mm受力钢筋布置方案：10100 mm二、荷载计算1恒载计算填土垂直压力：q土 = 1H = 18.01.0 = 18.0 kN/m2管节垂直压力：q自 = 2t = 24.00.12 = 2.9 kN/m2故：q恒 = q土 + q自 = 18.0 + 2.9 = 20.9 kN/m22活载计算按公路桥涵设计通用规范第4.3.1条和第4.3.2条规定，计算采用公路级车辆荷载，按照单车道计算；当填土厚度大于或等于0.5m时，涵洞不考虑冲击力。按公路桥涵设计通用规范第4.3.5条规定计算荷载分布宽度。一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.6/2+1.0tan35=1.0 m由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度=1.0 m 1.8/2 m故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度a应按两辆车后轮外边至外边计算：a=（0.6/2+1.0tan35）2+1.8=3.8 m一个车轮的纵向分布宽度=0.2/2+1.0tan35=0.8 m由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.8 m 1.4/2 m故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b应按二轮外边至外边计算：b=（0.2/2+1.0tan35）2+1.4=3.0 mq汽 =（2140）/（ab）= 280/（3.83.0） = 24.56 kN/m23管壁弯矩计算忽略管壁环向压力及径向剪力，仅考虑管壁上的弯矩。管壁中线半径R = （D/2 + t/2）= （1760/2 + 120/2）/1000 = 0.94 m土的侧压系数 = tan2（45- /2） = 0.271填土重产生的弯矩M1 = 0.137q土R2（1-） = 0.13718.00.942（1-0.271） = 1.59 kNm管壁自重产生的弯矩M2 = 0.369q自R2 = 0.3692.90.942 = 0.95 kNm恒载产生的最大弯矩M恒 = M1 + M2 = 1.59 + 0.95 = 2.54 kNm车辆荷载产生的弯矩M汽 = 0.137q汽R2（1-） = 0.13724.560.942（1-0.271） = 2.17 kNm4荷载组合按公路桥涵设计通用规范第4.1.6条进行作用效应组合承载能力极限状态组合：Mud = 1.2M恒 + 1.2M汽 = 1.22.54 + 1.22.17 = 5.65 kNm正常使用极限状态组合：短期组合Msd = M恒 + 0.7M汽 = 2.54 + 0.72.17 = 4.06 kNm长期组合Mld = M恒 + 0.4M汽 = 2.54 + 0.42.17 = 3.41 kNm三、强度验算1材料参数从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表3.1.4查得：C20混凝土的轴心抗压强度设计值fcd = 9.2 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表3.2.3-1查得：R235钢筋的抗拉强度设计值fsd = 195 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表3.2.4查得：R235钢筋的弹性模量Es = 210000.0105 MPa从公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中表5.2.1查得：构件的正截面相对界限受压区高度b = 0.622验算结果管节处预留10mm接缝宽度，故实际管节长为2000-10 = 1990 mm考虑任意位置都可能承受正、负弯矩，故管涵内、外侧都应布置钢筋。ho = 120-25 = 95 mmx = fsdAs/（fcdb）= 1952178.5/（9.21990） = 17.6 mmhob = 950.62 = 58.9 mm x = 17.6 mm，满足要求fcdbx（ho-x/2）10-6 = 9.2199017.6（95-17.6/2）10-6= 27.78 kNm oMud = 0.95.65 = 5.09 kNm故截面强度验算满足要求！四、裂缝宽度验算由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中第6.4.3条和第6.4.4条规定：ss = Ms106/（0.87Asho）= 4.06106/（0.872178.595） = 29.8 N/mm2 = As/（bho）= 2178.5/（199095） = 0.00872 0.002时，取 = 0.002对于光面钢筋，取C1 = 1.4C2 = 1+0.5Mld/Msd = 1+0.53.41/4.06 = 1.42当为混凝土板式受弯构件时，C3取1.15Wtk = C1C2C3ss/Es（30+d）/（0.28+）= 1.401.421.1529.8/210000（30+10）/（0.28+0.00200） = 0.046 mmWtk = 0.046 mm 0.2 mm故裂缝宽度验算满足要求！五、地基应力验算当基底只承受轴心荷载时，按公路桥涵地基与基础设计规范式4.2.2-1，基底岩土承载力应满足：p = N/A faq恒 = （1000+200