3米净跨径明盖板涵整体计算.docx

盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料 汽车荷载等级：公路-I级； 环境类别：I类环境； 净跨径：L0=3m； 单侧搁置长度：0.25m； 计算跨径：L=3.25m； 盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；盖板宽b=10.00m；保护层厚度c=3cm； 混凝土强度等级为C30； 轴心抗压强度fcd=13.8Mpa； 轴心抗拉强度ftd=1.39Mpa； 主拉钢筋等级为HRB400； 抗拉强度设计值fsd=330Mpa； 主筋直径为22mm，外径为24mm，共101根，选用钢筋总面积As=0.038390m2 盖板容重1=25kN/m3； 涵顶铺装容重2=25kN/m3； 涵顶铺装容重3=23kN/m3 根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中7.0.6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) 涵顶铺装及涵顶表处自重 q=(2H1+3H2)b=(250.00+230.00)10.00=0.00kN/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(30+30)10.00/2 /100=75.00kN/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4.3.1关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=0.2m 车轮重 P=280kN 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中4.3.2关于汽车荷载冲击力的规定： 汽车荷载的局部加载，冲击系数采用1.3 车轮重压强 p=1.3P/La=1.3280/0.20=1820.00kN/m3.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=(0.00+75.00)3.252/8=99.03kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)L0/2=(0.00+75.00)3/2=112.51kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=pLa(L/2-0.7)=1820.000.20(3.25/2-0.7)=336.70kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=pLa(L0-La/2)/L0+pLa(L0-1.5)/L0 =1820.000.20(3.00-0.20/2)/3.00+1820.000.20(3.00-1.5)/3.00 =533.87kN3) 作用效应组合 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定： 跨中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9(1.299.03+1.4336.70)=531.19kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.2112.51+1.4533.87)=794.18kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.4/2=30-3-1.200=25.8cm=0.258m1) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=3300.038390/13.8/10.00=0.092m 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5.2.1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。 xbh0=0.530.258=0.137m 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9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定: P=100As/b/h0=1.49，不小于45ftd/fsd=0.19,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5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcdbx(h0-x/2)=13.8100010.000.092(0.258-0.092/2) =2687.02kNm0Md=531.19kNm 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5.2.9关于抗剪截面验算的规定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=0.5110-3300.510000258 =7206.93kN0Vd=794.18kN 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5.2.10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 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.3910.0010000.2581000 =2241.38kN0Vd=794.18kN 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9.3.13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 =1.099.03+0.7336.70=334.72kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.099.03+0.4336.70=233.71kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=334.72/0.87/0.038390/0.258=38.84Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5233.71/334.72=1.35 裂缝宽度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.351.1538.84(30+22)/2.00105/(0.28+100.0149) =0.04mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算1.设计资料 基础为分离式，基础襟边C1=0.20m，台身宽C2=0.60m，基础宽C3=1.00m 背墙宽C4=0.35m，搭接宽度C5=0.25m，基础高度为0.60m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=1.30m，计算高度H1=1.65m，基础顶深H2=2.00m 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=7.95Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.55Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.32Mpa 地基承载力容许值为250kPa，回填土的内摩擦角为30 将台身简化为上下端铰支模型，取台宽b=10.00m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+0.00+0.00)*tan(45-30/2)=1.04m 计算长度B=5.50m =280/5.50/1.04/18=2.72m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(0.00+0.00+h+d1/2)b18 =(0.00+0.00+2.72+0.15)10.000.333318=172.29kN/m q2=(0.00+0.00+h+H0+0.40/2+d1)b18 =(0.00+0.00+2.72+1.30+0.20+0.30)10.000.333318=271.29kN/m A端处剪力 =196.59kN 最大弯矩位置x0的计算 =60.00kN/m =0.79m 最大弯矩计算 =75.58kNm2) 竖向力 当x0=0.79m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)P1131.26-0.18-22.97P20.000.130.00P324.150.133.02P497.370.000.00P252.78M=-19.953) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=73.69kNm 0Nd=0.91.2P=273.00kN 0Vd=0.91.4QA=247.70kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.270m (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4.0.6、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=0.289b=2.8900 iy=0.289C2=0.1734 构件长细比，其中长细比修正系数取1.3，构件计算长度l0取1.0H1=1.65m =3.5344 =0.2121 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 =0.1641 =1.0012 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.1641 构件截面面积 A=C2*b=6.0000m2 由公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.270m，大于0.60.5C2=0.18m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.10验算偏心受压承载力 构件受拉边缘的弹性抵抗矩 W=bC22/6=0.6000 =318.76kN 0Nd=273.00kN 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=bC22/6=0.6000 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力 Wftmd=330.00kNm 0Md=73.69kNm 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4.0.13计算直接受剪承载力，其中f=0.7，Nk=362.41kN =8101.21kN 0Vd=247.70kN 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反力，竖向力及弯矩进行作用短期效应组合名称分项系数竖向力(kN)偏心矩e(m)弯矩(kNm)P11.0131.26-0.18-22.97P21.00.000.1