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4米净跨径6米填土暗盖板涵整体计算 2020/1/21 4米净跨径6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：公路-I级； 环境类别：I类环境； 净跨径：L0=4m； 单侧搁置长度：0.25m； 计算跨径：L=4.25m； 填土高：H=6m； 盖板板端厚d1=60cm；盖板板中厚d2=60cm；盖板宽b=0.99m；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28mm，外径为30mm，共18根，选用钢筋总面积As=0.011084m2 盖板容重1=25kN/m3； 土容重2=18kN/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) 竖向土压力 q=2Hb=1860.99=106.92kN/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(60+60)0.99/2 /100=14.85kN/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4.3.4的规定： 计算涵洞顶上车辆荷载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4.3.1关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=13+2Htan30=13+260.577=19.93m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=5.5+2Htan30=5.5+260.577=12.43m 车轮重 P=1100kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=1100/19.93/12.43=4.44kN/m23.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=(106.92+14.85)4.252/8=274.93kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)L0/2=(106.92+14.85)4/2=243.54kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=pL2b/8=4.444.2520.99/8=9.93kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=pL0b/2=4.444.000.99/2=8.79kN3) 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(1.2274.93+1.49.93)=309.44kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.2243.54+1.48.79)=274.10kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-3/2=60-3-1.500=55.5cm=0.555m1) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=3300.011084/13.8/0.99=0.268m 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=0.530.555=0.294m 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=2.02，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)=13.810000.990.268(0.555-0.268/2) =1540.43kNm0Md=309.44kNm 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=0.5110-3300.5990555 =1534.83kN0Vd=274.10kN 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=1.250.000511.390.9910000.5551000 =477.33kN0Vd=274.10kN 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 =1.0274.93+0.79.93=281.88kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0274.93+0.49.93=278.90kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=281.88/0.87/0.011084/0.555=52.67Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5278.90/281.88=1.49 裂缝宽度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.491.1552.67(30+28)/2.00105/(0.28+100.0200) =0.05mm0.20mm 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=0.20m，台身宽C2=1.10m，基础宽C3=3.30m 背墙宽C4=0.85m，搭接宽度C5=0.25m，基础高度为1.00m，铺底厚为0.00m 涵洞净高H0=4.00m，计算高度H1=4.30m，基础顶深H2=10.60m 台身容重为25kN/m3，基础容重为25kN/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230kPa，回填土的内摩擦角为30 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(45-30/2)=6.12m 计算长度B=12.43m =560/12.43/6.12/18=0.41m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)b18 =(6+0.41+0.30)0.990.333318=39.85kN/m q2=(H+h+H0+0.00/2+d1)b18 =(6+0.41+4.00+0.00+0.60)0.990.333318=65.39kN/m A端处弯矩 =-123.59kNm A端处剪力 =151.03kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =2.62m 最大弯矩计算 =65.48kNm2) 竖向力 当x0=2.62m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)P1273.98-0.43-116.44P290.880.1311.36P312.620.131.58P437.520.000.00P415.01M=-103.503) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=-29.28kNm 0Nd=0.91.2P=448.21kN 0Vd=0.91.4QA=190.30kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=-0.065m (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=0.2861 iy=0.289C2=0.3179 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0.7H1=3.01m =3.5168 =3.9076 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 =0.9558 =0.9930 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.9494 构件截面面积 A=C2*b=1.0890m2 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=-0.065m，小于等于0.60.5C2=0.33m，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 =10111.15kN 0Nd=448.21kN 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=0.1997 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=183.68kNm 0Md=-29.28kNm 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=486.39kN =2257.84kN 0Vd=190.30kN 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(