米净跨径明盖板涵整体计算

1、 2米净跨径明盖板涵整体计算一.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=2m； 单侧搁置长度：0.30m； 计算跨径：L=2.3m； 盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm； 混凝土强度等级为C25； 轴心抗压强度fcd=11.5Mpa； 轴心抗拉强度ftd=1.23Mpa； 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14根，选用钢筋总面积As=0.004399m2 涵顶铺装厚H1=.001cm； 涵顶表处厚H2=.001cm；

2、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=(2·H1+3·H2)·b=(25×0.00+23×0.00)×0.99=0.00kN/m (2) 盖板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2

3、) 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)中关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=0.2m 车轮重 P=70kN 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中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=1.3·P/La=1.3×70/0.20=455.00kN/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+7.43)×2.32/8=4.91kNm 边墙内侧边缘处剪 V1=(q+g)·

4、;L0/2=(0.00+7.43)×2/2=7.43kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·La·(L-La/2)/4=455.00×0.20×(2.30-0.20/2)/4=50.05kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·La·(L0-La/2)/L0+p·La·(L0-1.5)/L0 =455.00×0.20×(2.00-0.20/2)/2.00+455.00×0.20×(2.00-1.5)/2.00 =109.20kN3) 作用效应组合 根据公路桥

5、涵设计通用规范(JTG D60-2004)中关于作用效应组合的规定： 跨中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×4.91+1.4×50.05)=68.37kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×7.43+1.4×109.20)=145.61kN4.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=30-3-1.100=25.9cm=0.259m1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=280×0.00439

6、9/11.5/0.99=0.108m 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。 xb·h0=0.56×0.259=0.145m 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)中关于受弯构件最小配筋百分率的规定: P=100·As/b/h0=1.72，不小于45ftd/fsd=0.20,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

7、土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcd·b·x(h0-x/2)=11.5×1000×0.99×0.108(0.259-0.108/2) =252.38kNm0Md=68.37kNm 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)中关于抗剪截面验算的规定: 0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×250.5×990&

8、#215;259 =653.85kN0Vd=145.61kN 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 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.23×0.99×1000×0.259×1000 =197.12kN0Vd=145.61kN 可不进行斜截面抗剪承载力的验算，只需按照公路钢筋

9、混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)中构造要求配置箍筋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 =1.0×4.91+0.7×50.05=39.95kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×4.91+0.4×50.05=24.93kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=39.95/0.87/

10、0.004399/0.259=40.30Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×24.93/39.95=1.31 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.31×1.15×40.30×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0172) =0.03mm0.20mm 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=0.25m，台身宽C2=1.00m，基

11、础宽C3=2.25m 背墙宽C4=0.70m，搭接宽度C5=0.30m，基础高度为0.50m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=2.00m，计算高度H1=2.35m，基础顶深H2=2.70m 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125kPa，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

12、/2+0.00+0.00)*tan(45°-30°/2)=1.44m 计算长度B=5.50m =560/5.50/1.44/18=3.92m 土的侧压力系数 =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(0.00+0.00+h+d1/2)·b··18 =(0.00+0.00+3.92+0.15)×0.99×0.3333×18=24.17kN/m q2=(0.00+0.00+h+H0+0.40/2+d1)·b··18 =(0.00+0.00+3.92+2.0

13、0+0.20+0.30)×0.99×0.3333×18=38.13kN/m A端处弯矩 =-21.82kNm A端处剪力 =48.62kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =1.44m 最大弯矩计算 =11.61kNm2) 竖向力 当x0=1.44m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)P19.65-0.35-3.38P20.000.150.00P34.780.150.72P417.400.000.00P31.84M=-2.663) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9×(1.2×

14、M+1.4×Mmax)=11.76kNm 0Nd=0.9×1.2×P=34.38kN 0Vd=0.9×1.4×QA=61.26kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.342m (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、4.0.7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=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=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0.7H1=1.64m =2.1142 =2.1355 x方向和

15、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 =0.4009 =1.0037 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.4015 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)中条文中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.342m，大于0.6×0.5×C2=0.30m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.10验算偏心受压承载力 构件受拉边缘的弹性抵抗矩 W=b·C22/6=0.1650 =249.34kN 0Nd=34.38kN 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=b·C22/6=0.1650 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文计算正截面受弯承载力 W·ftmd=108.90kNm 0Md=11.76kNm 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)中条文计算直接受剪承载力，其中f=0.7，Nk=69.08kN =1341.34kN 0Vd=61.26kN 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