8米净跨径1米填土暗盖板涵整体计算.docx

1. 8米净跨径1米填土暗盖板涵整体计算 2020/2/4 8米净跨径1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=8m； 单侧搁置长度：0.50m； 计算跨径：L=8.5m； 填土高：H=1m； 盖板板端厚d1=50cm；盖板板中厚d2=50cm；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HRB335； 抗拉强度设计值fsd=280Mpa； 主筋直径为20mm，外径为22mm，共18根，选用钢筋总面积As=0.005656m2 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=1810.99=17.82kN/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(50+50)0.99/2 /100=12.38kN/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=0.2+2Htan30=0.2+210.577=1.35m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=1.9+2Htan30=1.9+210.577=3.05m 车轮重 P=280kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=280/1.35/3.05=67.66kN/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=(17.82+12.38)8.52/8=272.70kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)L0/2=(17.82+12.38)8/2=120.78kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=pLa(L-La/2)b/4=67.661.35(8.50-1.35/2)0.99/4=177.47kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=pLab(L0-La/2)/L0)=67.661.350.99(8.00-1.35/2)/8.00=83.06kN3) 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(1.2272.70+1.4177.47)=518.12kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.2120.78+1.483.06)=235.10kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.2/2=50-3-1.100=45.9cm=0.459m1) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=2800.005656/13.8/0.99=0.116m 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: HRB335钢筋的相对界限受压区高度b=0.56。 xbh0=0.560.459=0.257m 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=1.24，不小于45ftd/fsd=0.22,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)=13.810000.990.116(0.459-0.116/2) =635.08kNm0Md=518.12kNm 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=0.5110-3300.5990459 =1269.34kN0Vd=235.10kN 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=1.250.000511.390.9910000.4591000 =394.77kN0Vd=235.10kN 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 =1.0272.70+0.7177.47=396.93kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0272.70+0.4177.47=343.69kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=396.93/0.87/0.005656/0.459=175.75Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5343.69/396.93=1.43 裂缝宽度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.431.15175.75(30+20)/2.00105/(0.28+100.0124) =0.18mm0.20mm 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=0.40m，台身宽C2=1.00m，基础宽C3=1.80m 背墙宽C4=0.50m，搭接宽度C5=0.50m，基础高度为1.00m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=3.40m，计算高度H1=3.85m，基础顶深H2=5.30m 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=5.87Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.66Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.32Mpa 地基承载力容许值为400kPa，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=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)=2.94m 计算长度B=6.65m =560/6.65/2.94/18=1.59m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)b18 =(1+1.59+0.25)0.990.333318=16.86kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)b18 =(1+1.59+3.40+0.20+0.50)0.990.333318=39.73kN/m A端处剪力 =61.80kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =1.80m 最大弯矩计算 =52.65kNm2) 竖向力 当x0=1.80m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)P1135.88-0.25-33.97P28.910.252.23P35.690.251.42P441.050.000.00P191.53M=-30.323) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=33.60kNm 0Nd=0.91.2P=206.86kN 0Vd=0.91.4QA=77.86kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.162m (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=0.2890 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=3.85m =4.9481 =4.9981 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 =0.7396 =0.9804 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.7288 构件截面面积 A=C2*b=0.9900m2 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=0.162m，小于等于0.60.5C2=0.30m，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 =4235.53kN 0Nd=206.86kN 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=0.1650 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=108.90kNm 0Md=33.60kNm 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=232.45kN =1423.03kN 0Vd=77.86kN 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)P11.0135.88-0.25-33.97P21.0