盖板涵整体计算0305

1、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=1.8m； 单侧搁置长度：0.20m； 计算跨径：L=2m； 填土高：H=.6m； 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16mm 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)中关于涵洞结构的

2、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=2·H·b=18×.6×0.99=10.692kN/m (2) 盖板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/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

3、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)中关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=0.2+2·H·tan30=0.2+2×.6×0.577=0.89m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=1.9+2·H·tan30=1.9+2×.6×0.577=2.59m 车轮重 P=280kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=280/0.89/2.59=120.95kN/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=(10.69+7.4

4、3)×22/8=9.06kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)·L0/2=(10.69+7.43)×1.8/2=16.31kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·La·(L-La/2)·b/4=120.95×0.89×(2.00-0.89/2)×0.99/4=41.52kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·La·b·(L0-La/2)/L0)=120.95×0.89×0.99×(1.80-0.89/2)/1.80=80.40kN

5、3) 作用效应组合 根据公路桥涵设计通用规范(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×(1.2×9.06+1.4×41.52)=62.10kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×16.31+1.4×80.40)=118.91kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-1.75/2=30-3-0.875=26.1cm=0.261m1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=

6、280×0.002815/13.8/0.99=0.058m 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=0.56×0.261=0.146m 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=1.09，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

7、 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)中关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×0.99×0.058(0.261-0.058/2) =183.20kNm0Md=62.10kNm 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×

8、;300.5×990×261.25 =722.47kN0Vd=118.91kN 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=1.25×0.0005×1×1.39×0.99×1000×0.261×1000 =224.69kN0Vd=118.91kN 可不进行斜

9、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 =1.0×9.06+0.7×41.52=38.13kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×9.06+0.4×41.52=25.67kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.8

10、7/As/h0=38.13/0.87/0.002815/0.261=59.58Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×25.67/38.13=1.34 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.34×1.15×59.58×(30+16)/2.00×105/(0.28+10×0.0109) =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 基础为分离式，基础襟边C1=

11、0.30m，台身宽C2=0.45m，基础宽C3=1.05m 背墙宽C4=0.25m，搭接宽度C5=0.20m，基础高度为0.40m，铺底厚为0.00m 涵洞净高H0=1.40m，计算高度H1=1.55m，基础顶深H2=2.30m 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150kPa，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

12、破坏棱体长度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-30°/2)=1.33m 计算长度B=6.19m =280/6.19/1.33/18=1.89m 土的侧压力系数 =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)·b··18 =(.6+1.89+0.15)×0.99×0.3333×18=15.69kN/m q2=(H+h+H0+0.00/2+d1)·b··18 =(.6+1.89+1.40+0.00+0.30)×0.99&

13、#215;0.3333×18=24.90kN/m A端处剪力 =16.92kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =0.75m 最大弯矩计算 =6.10kNm2) 竖向力 当x0=0.75m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)P119.93-0.13-2.49P22.670.100.27P31.710.100.17P46.700.000.00P31.01M=-2.053) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9×(1.2×M+1.4×Mmax)=5.47kNm 0Nd=0.9×1.2

14、×P=33.49kN 0Vd=0.9×1.4×QA=21.32kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.163m (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=0.1301 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=1.55m =4.4269 =2.0122 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 =0.3443 =

15、1.0040 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.3448 构件截面面积 A=C2*b=0.4455m2 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=0.163m，大于0.6×0.5×C2=0.13m，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=0.0334 =86.00kN 0Nd=33.49kN 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=0.0334 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=22.05kNm 0Md=5.47kNm 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=38.65kN =607.39kN 0Vd=21.32kN 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)P1