圆管涵结构计算书

圆管涵结构计算书圆管涵结构计算书 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 简称 桥规 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 公路涵洞设计细则 JTG 2007 2 计算参数 圆管涵内径 D 1500 mm 外径 1900mm圆管涵壁厚 t 200 mm 填土深度 H 400 mm 填土容重 1 18 00 kN m3 混凝土强度级别 C30 汽车荷载等级 城 A 修正后地基土容许承载力 fa 200 kPa 管节长度 L 1000 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 10 100 mm 二 荷载计算 第二步 第二步 外力计算 外力计算 1 恒载计算 填土产生的垂直压力 q土 1 H 18 0 1200 1000 21 60 kN m2 管节自重产生的垂直压力 q自 24 t 25 100 1000 2 50 kN m2 故 q恒 q土 q自 21 60 2 50 24 10 kN m2 2 活载计算 按 公路桥涵设计通用规范 D60 第 4 3 1 条和第 4 3 2 条规定 计算采用车辆荷载 当填土厚度大于或等于 0 5m 时 涵洞不考虑冲击力 按 D60 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 1200 1000 tan30 0 99 m 由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度 0 99 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 1200 1000 tan30 2 1 3 1 8 2 6 89 m 一个车轮的纵向分布宽度 0 2 2 1200 1000 tan30 0 79 m 由于一个车轮单边的纵向分布宽度 0 79 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 1200 1000 tan30 2 1 4 2 99 m q汽 2 2 140 a b 560 6 89 2 99 27 24 kN m2 3 管壁弯矩计算 第三步 第三步 内力计算 内力计算 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 1000 2 100 2 1000 0 55 m 土的侧压系数 tan2 45 2 0 271 1 填土在管壁截面上产生的弯矩 1 137 0 2 321 qRMMM M1 0 137 q土 R2 1 0 137 21 60 0 552 1 0 271 0 65 kN m 2 管壁自重在截面上产生的弯矩 2 3 2 2 2 1 369 0 337 0 304 0 qRM qRM qRM M2 0 369 q自 R2 0 369 2 50 0 552 0 28 kN m 恒载产生的最大弯矩 M恒 M1 M2 0 65 0 28 0 93 kN m 3 车辆荷载在截面上产生的弯矩 1 137 0 2 321 qRMMM M汽 0 137 q汽 R2 1 0 137 27 24 0 552 1 0 271 0 82 kN m 4 荷载组合 第四步 第四步 内力组合 内力组合 按 D60 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 2 M恒 1 4 M汽 1 2 0 93 1 4 0 82 2 27 kN m 正常使用极限状态组合 短期组合 Msd M恒 0 7M汽 0 93 0 7 0 82 1 51 kN m 长期组合 Mld M恒 0 4M汽 0 93 0 4 0 82 1 26 kN m 三 强度验算 第五步 第五步 强度和刚度验算 强度和刚度验算 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 D62 中表 3 1 4 查得 C15 混凝土的轴心抗压强度设计值 fcd 6 9 MPa C25 11 5MPa 从 D62 中表 3 2 3 1 查得 R235 钢筋的抗拉强度设计值 fsd 195 MPa 从 D62 中表 3 2 4 查得 R235 钢筋的弹性模量 Es 0 105 MPa 从 D62 中表 5 2 1 查得 构件的正截面相对界限受压区高度 b 0 62 2 验算结果 管节处预留 10mm 接缝宽度 故实际管节长为 1000 10 990 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 100 25 75 mm x fsdAs fcdb 195 11 78 5 6 9 990 24 7 mm C25 11 5MPa 14 8mm ho b 75 0 62 46 5 mm o Mud 0 9 2 27 2 04 kN m 10 55 kN m o Mud 0 9 2 27 2 04 kN m 故截面强度验算满足要求 四 裂缝宽度验算 由 D62 中第 6 4 3 条和第 6 4 4 条规定 ss Ms 106 0 87 As ho 1 51 106 0 87 11 78 5 75 26 75 N mm2 As b ho 11 78 5 990 75 0 01164 0 002 时 取 0 002 对于光面钢筋 取 C1 1 4 C2 1 0 5 Mld Msd 1 0 5 1 26 1 51 1 42 当为混凝土板式受弯构件时 C3取 1 15 Wtk C1 C2 C3 ss Es 30 d 0 28 1 40 1 42 1 15 26 75 30 10 0 28 0 00200 0 04 mm Wtk 0 039 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 fa