圆管涵结构计算-18新规范-于永正

1、钢筋混凝土圆管涵计算书（ 2018年新规范）测设二室1、依据规范及参考书目：公路桥涵设计通用规范（ JTG D60-2015）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018）公路桥涵地基与基础设计规范（ JTG D63-2007）公路工程技术标准（ JTG B01-2014）公路涵洞设计细则 (JTG-2007)公路小桥涵设计示例 ( 刘培文 周卫 2004)2、计算参数： 公路等级：结构重要性系数：圆管涵内径 dn=1.50m圆管涵壁厚 t =0.16m圆管涵外径 D=1.82m路面厚度H1m=0.70m涵顶填土高度 H =6m（含路面厚度）路面结构容重 lm =24

2、kN/m3填土容重 1 =18 kN/m3填土内摩擦角 =35 度混凝土强度级别：C35钢筋强度等级：HPB300钢筋保护层厚度 as =30 mm受力钢筋布置钢筋根数8 根钢筋直径8 mm地基土容许承载力 fa0 =140 kPa管节长度 L =1.00m汽车荷载等级：公路 - 级根据公路涵洞设计细则 9.2.2 条编制。设计建议： 设计时建议根据地质情况确定是否考虑系数K，久经压实的路基以及地质承载能力相对较好的新填土路基可不考虑，对于地质条件相对较差的涵洞应予以考虑，如盘锦地区的软土地基情况，特别是涵洞基础进行了换填处理而路基未处理路段。但当涵台两侧地基采用碎石桩、灰土桩等加固地基处理时

3、，可不考虑。不均匀沉降影响系数K 不均匀沉降影响系数K11.491=考虑， 0=不考虑不均匀沉降影响系数K0.10.512345678910K1.041.21.41.451.51.451.41.351.31.251.21.15不均匀沉降影响系数Kh/D0.10.512345678910K1.041.21.41.451.51.451.41.351.31.251.21.153、恒载计算根据公路涵洞设计细则 9.2.2 条编制。 P48。此处考虑路面结构容重相对较大，且对不均匀沉降系数影响较小，故对路面结构单独进行计算。填土产生的垂直压力：q 土 = K 1( H-Hlm)+ 1m Hlm=158.

4、95kN/m2管节自重产生的垂直压力：q自 =25t =4 kN/m2合计q 恒 = q 土 + q 自 =162.95kN/m2活载计算根据公路桥涵设计通用规范（ JTG D60-2015)第4.3.1 和4.3.2 条，计算采用车辆荷载，填土厚度 0.5 米时不计冲击力，公路 - 级和公路 - 级采用相同的车辆荷载标准。按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015)第4.3.4 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+H*TAN30°=3.76m1.3/2m1.8/2m故后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

5、，即：荷载横向分布宽度 a=(0.6/2+H*TAN30°)*2+1.3+1.8*2=12.43m一个车轮的纵向分布宽度 =0.2/2+H*TAN30°=3.56m1.4/2m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应按两轮（后轴）外边至外边计算，即：荷载纵向分布宽度 b=(0.2/2+H*TAN30°)*2+1.4=8.53m车辆荷载轴重标准值 G=560.00q汽 =5.282kN/m4、管壁内力计算管壁中线半径 R =0.83m土的侧压系数 =tan 2 (45 °- /2)=0.270990050 .137 qR2 (10.369q

6、R2)填土在管壁截面上产生的弯矩 M=10.94kN·m管壁自重在截面上产生的弯矩 M=1.02kN·m恒载产生的最大弯矩 M恒=M土+M自=11.95kN·m车辆荷载在截面上产生的弯矩 M汽=0.137*q 汽*R2*(1-)=0.36kN·m5、内力组合按公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015)第4.1.5 条规定, 采用车辆荷载计算时，其分项系数取 1.8 ：承载能力极限状态组合： Mud=1.2*M恒+1.8*M汽=正常使用极限状态组合：15.00kN·m频遇组合Msd = M 恒 + 0.7M 汽 =12.21kN·

7、m准永久组合M ld = M 恒 + 0.4M 汽 =12.10kN·m6、强度验算1） 材料参数钢筋理论面积50.3mm2按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018) 第3.2.2 条及5.2.1 条取用相应数值：混凝土的轴心抗压强度设计值f cd =16.1 MPaHPB300钢筋的抗拉强度设计值f sd =250 MPa HPB300钢筋的弹性模量 Es =210000 MPa构件的正截面相对界限受压区高度 b =0.582） 验算结果通常管节间接缝宽 1cm, 该荷载仍由管节承受,故管节受力长度减去1cm,受压区高度双层配筋是考虑管节任一位置均能承

8、受双向弯矩而设置,设计中仍按单筋截面计算.b=管节长度 -10mm=990 mm管涵内、外侧都应布置钢筋 ho =0.134mx = fsd As/ （fcd b）=6.31mm<77.72cdf*b*x* （ho-x/2 ）*10-6 =13.16kN·m 7、裂缝宽度验算（ 18规范）满足要求不满足要求！按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 3362-2018) 第6.4.3 条、6.4.4 条以及 6.4.5 条，按受弯构件进行计算： ss = M s×10 6 / （0.87 ×As×ho）=260.22N/mm2 = A s

9、/ （2a sb）=0.006取用值=0.01对于光面钢筋，取 C1 =1.4长期效应影响系数C 2 = 1+0.5 × Nl/N s=1.5按混凝土板式受弯构件计算，C3=1.15Wtk =C1*C2*C3* ss /Es*(c+d)/(0.36+1.7 )=0.302mm不满足要求！7-2 、裂缝宽度验算（ 04规范）按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（受弯构件进行计算：JTGD62-2004 ) 第6.4.3 条、6.4.4 条以及 6.4.5 条，按 ss = M s×10 / （0.87 ×As×ho）= = A s+Ap/ （ bh0

10、+（bf -b ）hf ） =6260.22N/mm20.003取用值=0.006对于光面钢筋，取 C1 =1.4长期效应影响系数C 2 = 1+0.5 ×Mld /Msd =1.5按混凝土板式受弯构件计算，C3=1.15Wtk =C1*C2*C3* ss /Es*(30+d)/(0.28+10 )=0.334mm不满足要求！8、地基应力验算地基土容许承载力 fa0 =140 kPa根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）第4.2.2 条相应规定进行计算：1）一般情况下不考虑宽度和深度修正，其地基承载能力为： 基底承载力应满足： p = N/A faq恒'

11、=153.33N = （q恒' + q汽）× A =158.61Pk=N/A=159.00kN/m 2kN/m 2kN/m 2不满足要求！2）如承载能力不足时，可适当考虑宽度修正，其地基承载能力为：根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）第3.3.4 条相应规定进行计算：地基土允许承载力深度、宽度修正系数粘性土黄土粉砂细砂中砂砾砂粗纱碎石圆砾卵石K1001.01.21.52.02.03.03.04.03.04.03.04.0K21.02.51.01.52.02.53.04.04.05.55.06.05.06.06.010基础宽度=2.34m宽度修正系数=1.

12、5kN/m 2持力层天然重度，在水下且透水时取浮重度18 kN/m 3fa=fao+k1 1(b-2)+k2 2(h-3)149.18kPa3) 软土或软弱地基处理（注意：此时应考虑地基不均匀沉降系数 K的作用！）根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）第4.5.3 条相应规定进行计算：回填土容重 =18KN/m3砂砾垫层容重 s=19.5KN/m3基底埋置深度h=1.4m换填深度 z=2.1m基础长度 l=6m基础宽度 b=2.34mz/b=0.897435897垫层压力扩散角计算z/b中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、卵石、碎石0.25200.530砂砾扩散角 =30度垫层底面地基的承载力容许值fa=140kPa基础底面压力标准值 Pk=159.00kPa基础底