现行规范下盖板涵的结构验算

1、1赵赵 亘亘中咨华科（北京）交通建设技术有限公司中咨华科（北京）交通建设技术有限公司20062006年年1212月月 编辑ppt2l 我国是一个多山的国家，尤其是西南和西北部分地区，我国是一个多山的国家，尤其是西南和西北部分地区，地势起伏大。随着我国经济的发展和山区高等级公路的大地势起伏大。随着我国经济的发展和山区高等级公路的大量修建，路基填土高度不断增大，高填土涵洞更是屡见不量修建，路基填土高度不断增大，高填土涵洞更是屡见不鲜。由于以往的通用图无法满足现有高填土涵洞的设计需鲜。由于以往的通用图无法满足现有高填土涵洞的设计需求，如何能安全经济的设计涵洞也就成为了摆在设计人员求，如何能安全经济的

2、设计涵洞也就成为了摆在设计人员面前的一个难题。面前的一个难题。编辑ppt3构造形式构造形式适用性适用性优缺点优缺点管涵管涵 有足够填土高度的小跨径暗涵有足够填土高度的小跨径暗涵 对基础的适应性及受力性能好，不对基础的适应性及受力性能好，不需墩台，圬工数量少，造价低需墩台，圬工数量少，造价低盖板涵盖板涵 过水面积较大时，低路堤上的过水面积较大时，低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵明涵或一般路堤的暗涵 构造较简单，维修容易，跨径较小构造较简单，维修容易，跨径较小时用石盖板，较大时用钢筋混凝土盖时用石盖板，较大时用钢筋混凝土盖板板拱涵拱涵 跨越深沟或高路堤时设置，山跨越深沟或高路堤时设置，山区石料资源丰

3、富，可用石拱涵区石料资源丰富，可用石拱涵 跨径较大，承载潜力较大，但自重跨径较大，承载潜力较大，但自重引起的恒载也较大，施工工序较繁多引起的恒载也较大，施工工序较繁多箱涵箱涵 软土地基时设置软土地基时设置 整体性强，但用钢量多，造价高，整体性强，但用钢量多，造价高，施工较困难施工较困难编辑ppt4 盖板涵由于构造相对简单，施工维修容易，造价盖板涵由于构造相对简单，施工维修容易，造价低等诸多优点，在全国范围内得到了普遍的应用。低等诸多优点，在全国范围内得到了普遍的应用。 编辑ppt51.1. 盖板盖板a)持久状况承载能力极限状态持久状况承载能力极限状态 b)持久状况正常使用极限状态持久状况正常使

4、用极限状态2.2. 台身台身 3.3. 基础基础 编辑ppt6l公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），以），以下简称下简称通用规范通用规范 l公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），以下简称），以下简称公桥规公桥规 l公路圬工桥涵设计规范公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005），以），以下简称下简称圬工规范圬工规范 l公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85），），以下简称以下简称基础规范基础规范 编辑ppt7l L0为净跨径为净跨径l L1为盖板总长

5、为盖板总长l d1为盖板端部厚度为盖板端部厚度l d2为盖板跨中厚度为盖板跨中厚度l C5为盖板搭接宽度为盖板搭接宽度l H为填土高度为填土高度l b为盖板宽度为盖板宽度l 计算跨径计算跨径L取取L0+d1或或L0+C5中较小值。中较小值。 编辑ppt8l持久状况承载能力极限状态持久状况承载能力极限状态1.正截面抗弯正截面抗弯2.最小配筋率最小配筋率3.斜截面抗剪斜截面抗剪l持久状况正常使用极限状态持久状况正常使用极限状态1.裂缝裂缝2.挠度挠度l耐久性设计耐久性设计编辑ppt9（1）盖板自重）盖板自重式中式中1为盖板的重力密度。为盖板的重力密度。（2）土的重力）土的重力式中式中2为填土的重力

6、密度。为填土的重力密度。112()/2gbdd 2qH b编辑ppt10l目前对于涵洞的垂直土压力计算主要有以下三种方法：目前对于涵洞的垂直土压力计算主要有以下三种方法：l1）马斯顿等沉面理论）马斯顿等沉面理论l2）卸荷拱理论）卸荷拱理论l3）土柱法）土柱法编辑ppt11l公路设计中涵洞垂直土压力理论模型为上埋式管垂直公路设计中涵洞垂直土压力理论模型为上埋式管垂直土压力理论模型。卸荷拱理论主要应用于沟埋式或顶土压力理论模型。卸荷拱理论主要应用于沟埋式或顶管施工的涵洞，在隧道设计中应用较多，而在新填土管施工的涵洞，在隧道设计中应用较多，而在新填土涵洞中较难实现涵洞中较难实现“卸荷拱卸荷拱”；而马

7、斯顿等沉面理论计；而马斯顿等沉面理论计算结果虽和新填土涵洞实测结果较为接近，但其计算算结果虽和新填土涵洞实测结果较为接近，但其计算过程较为复杂；土柱法计算方法简单，对高填土涵洞过程较为复杂；土柱法计算方法简单，对高填土涵洞的计算结果与实测结果还是较为接近的。因此现行的计算结果与实测结果还是较为接近的。因此现行通用规范通用规范中对于新填土涵洞的垂直土压力计算仍中对于新填土涵洞的垂直土压力计算仍然使用土柱法。然使用土柱法。 编辑ppt12l与以往规范规定有所不同的是，与以往规范规定有所不同的是，通用规范通用规范中对于中对于公路公路I级和公路级和公路II级采用了相同的车辆荷载标准值，级采用了相同的车

8、辆荷载标准值，仅当四级公路上重型车辆较少时，车辆荷载效应可以仅当四级公路上重型车辆较少时，车辆荷载效应可以乘以乘以的折减系数。的折减系数。l计算车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面计算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积的边缘向下做30角分布。当几个车轮的压力扩散角分布。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。线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准。编辑ppt13编辑ppt14填土高填土高H 车辆荷载车辆荷载P(kN) 顺板跨长顺板跨长La 垂直板跨长垂直板跨长Lb 0.5H0.61 70 0.2+2Htan30 0.6+2Htan30 0.

9、61H1.04 140 0.2+2Htan301.9+2Htan30 1.04H L L时，由车辆荷载引起的外荷载为均布荷载，且时，由车辆荷载引起的外荷载为均布荷载，且满布：满布： 228p L bM022p LbV编辑ppt18l当当LaL时，由车辆荷载引起时，由车辆荷载引起的外荷载的均布荷载在计算的外荷载的均布荷载在计算弯矩和剪力时所布的位置不弯矩和剪力时所布的位置不同同 l当当Lbb时，应用时，应用Lb替换上述替换上述M2和和V2计算公式中的计算公式中的b。2()24aaLp LLbM020()2aaLp LbLVL 编辑ppt19l（3 3）作用效应组合）作用效应组合l涵洞的设计安全等

10、级为三级，所以在作用效应组合中涵洞的设计安全等级为三级，所以在作用效应组合中的结构重要性系数的结构重要性系数0 0取取，永久作用效应（盖板自重和，永久作用效应（盖板自重和土的重力）的分项系数为土的重力）的分项系数为，汽车荷载效应的分项系数，汽车荷载效应的分项系数为为。因此，盖板跨中弯矩和涵台内侧剪力的基本组合。因此，盖板跨中弯矩和涵台内侧剪力的基本组合为：为： 0120.9 (1.21.4)dMMM0120.9 (1.21.4)dVVV编辑ppt20l承载能力极限状态计算是以阶段承载能力极限状态计算是以阶段为基础，此时受拉为基础，此时受拉区混凝土不参加工作，全部拉力由钢筋承受，混凝土区混凝土不

11、参加工作，全部拉力由钢筋承受，混凝土受压区应力达到抗压强度极限值，上缘混凝土压碎，受压区应力达到抗压强度极限值，上缘混凝土压碎，导致结构破坏。导致结构破坏。编辑ppt21l盖板横截面有效高度盖板横截面有效高度 ：l其中其中c为混凝土保护层厚度，为混凝土保护层厚度，R0为主筋外径为主筋外径 002Rhhc编辑ppt22l受压区高度受压区高度x ：l 公桥规公桥规（）l式中，式中，fsd为纵向受拉区普通钢筋的抗拉强度设计值，为纵向受拉区普通钢筋的抗拉强度设计值，fcd为混凝土轴心抗压强度设计值，为混凝土轴心抗压强度设计值，fsd为纵向受压区普为纵向受压区普通钢筋的抗压强度设计值，通钢筋的抗压强度设

12、计值，As为受压区普通钢筋截面为受压区普通钢筋截面面积，面积， As为受拉区普通钢筋截面面积。为受拉区普通钢筋截面面积。 sdssdscdfAfAxfb编辑ppt23l受压区高度受压区高度x应符合下列要求应符合下列要求 ：l 公桥规公桥规（）lb为相对界限受压区高度，当混凝土强度等级为为相对界限受压区高度，当混凝土强度等级为C50以以下且纵向受拉钢筋种类为下且纵向受拉钢筋种类为HRB335时，时，b取取。l 公桥规公桥规（）las为受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离为受压区普通钢筋合力点至受压区边缘的距离 。 0bxh2sxa编辑ppt24l根据根据公桥规公桥规中中关于矩形截面正截面抗弯承

13、载力计关于矩形截面正截面抗弯承载力计算应符合下列规定：算应符合下列规定：l 公桥规公桥规（）000()()2cdsdssdxfb xhfAhaM 编辑ppt25l公桥规公桥规中对于受弯构件一侧受拉钢筋的配筋百分率中对于受弯构件一侧受拉钢筋的配筋百分率规定不应小于规定不应小于45ftd / fsd，同时不能小于，同时不能小于，ftd为混凝土为混凝土抗拉强度设计值。抗拉强度设计值。l配筋百分率配筋百分率P：l 公桥规公桥规（）010045stdsdAfPb hf编辑ppt26l为了防止盖板斜裂缝开展过宽或出现斜压破坏，盖板为了防止盖板斜裂缝开展过宽或出现斜压破坏，盖板横截面必须满足横截面必须满足公

14、桥规公桥规中关于抗剪截面的要求：中关于抗剪截面的要求： l 公桥规公桥规（）lfcu,k为边长为为边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值，的混凝土立方体抗压强度标准值，即为混凝土强度等级。即为混凝土强度等级。 30,00.51 10dcu kVfb h 编辑ppt27l当满足当满足公桥规公桥规中的条件时，即：中的条件时，即：l 公桥规公桥规（）l可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅按照构造要求可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅按照构造要求配置箍筋。配置箍筋。l式中，式中，a2为预应力提高系数，由于盖板属于钢筋混凝为预应力提高系数，由于盖板属于钢筋混凝土受弯构件，土受弯构件，a2取取；ftd

15、为混凝土抗拉强度设计值。为混凝土抗拉强度设计值。l对于板式受弯构件，上式右边计算值可乘以对于板式受弯构件，上式右边计算值可乘以提高系数提高系数（上式已计入）。（上式已计入）。l注意：公式（注意：公式（）中）中b、h0的计量单位为的计量单位为mm。30201.25 0.50 10dtdVafb h 编辑ppt28l公桥规公桥规与与通过规定抗剪强度的上限值与下限值来使构件发生剪通过规定抗剪强度的上限值与下限值来使构件发生剪压破坏。压破坏。l抗剪强度满足上述公式的条件下，构件才会发生剪压破坏，才可抗剪强度满足上述公式的条件下，构件才会发生剪压破坏，才可用用公桥规公桥规计算抗剪承载力计算抗剪承载力33

16、200,01.25 0.50 100.51 10tddcu kafb hVfb h 编辑ppt29l按按公桥规公桥规规定计算斜截面抗剪承载力：规定计算斜截面抗剪承载力：l 公桥规公桥规（）l 公桥规公桥规（）l 公桥规公桥规（）l式中，式中，Vcs为斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值；为斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值；Vsb为与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值；为与斜截面相交的普通弯起钢筋抗剪承载力设计值；a1为异号为异号弯矩影响系数，取弯矩影响系数，取；a3为受压翼缘的影响系数，取为受压翼缘的影响系数，取；P为受拉钢为受拉钢筋配筋百分率；筋配筋百分率；sv为斜截面

17、内箍筋配筋率；为斜截面内箍筋配筋率；fsv为箍筋抗拉强度设为箍筋抗拉强度设计值；计值；Asb为斜截面内在同一弯起平面的普通钢筋截面面积；为斜截面内在同一弯起平面的普通钢筋截面面积；s为为普通弯起钢筋的切线与水平线的夹角。普通弯起钢筋的切线与水平线的夹角。 0dcssbVVV31230,0.45 10(20.6)cscu ksvsvVa aab hPff 30.75 10sbsdsbsVfA编辑ppt30l国内现有构造物结构验算（尤其是小型构造物）的普国内现有构造物结构验算（尤其是小型构造物）的普遍情况是注重承载能力极限状态的验算而忽视正常使遍情况是注重承载能力极限状态的验算而忽视正常使用极限状

18、态的验算，以致公路投入到运营使用之后几用极限状态的验算，以致公路投入到运营使用之后几年的时间内，许多构造物即出现裂缝过宽、变形过大年的时间内，许多构造物即出现裂缝过宽、变形过大等诸多问题，严重影响结构的适用性和耐久性。因此，等诸多问题，严重影响结构的适用性和耐久性。因此，在此重点阐述持久状况正常使用极限状态的验算。在此重点阐述持久状况正常使用极限状态的验算。编辑ppt31l钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度，钢筋混凝土构件在正常使用极限状态下的裂缝宽度，应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算。应按作用短期效应组合并考虑长期效应影响进行验算。l导致受弯构件开裂的内力为弯矩，因此

19、对弯矩进行组导致受弯构件开裂的内力为弯矩，因此对弯矩进行组合，短期效应组合的内力值（弯矩）合，短期效应组合的内力值（弯矩）Ns：l长期效应组合的内力值（弯矩）长期效应组合的内力值（弯矩）Nl：121.00.7sNMM121.00.4lNMM编辑ppt32l最大裂缝宽度最大裂缝宽度Wfk可按下列公式计算：可按下列公式计算：l 公桥规公桥规（）lC1为钢筋表面形状系数，当主筋为带肋钢筋时，为钢筋表面形状系数，当主筋为带肋钢筋时，C1；C2为作用长期效应影响系数；为作用长期效应影响系数；C3为与构件受力性质有为与构件受力性质有关的系数，盖板为钢筋混凝土板式受弯构件，所以关的系数，盖板为钢筋混凝土板式

20、受弯构件，所以C3；Es为普通钢筋的弹性模量；为普通钢筋的弹性模量；d为纵向受拉钢筋直径；为纵向受拉钢筋直径；为纵向受拉钢筋配筋率，为纵向受拉钢筋配筋率，P/100，当，当时，取时，取，当当时，取时，取；ss为受拉钢筋应力。为受拉钢筋应力。 123300.28 10ssfksdWC CCE210.5lsNCN 编辑ppt33l 公桥规公桥规（）lMs为短期效应组合的弯矩值，即为短期效应组合的弯矩值，即MsNs l各类环境对裂缝宽度对限制：各类环境对裂缝宽度对限制：l类和类和类环境类环境 l类和类和类环境类环境 00.87ssssMA h编辑ppt34l钢筋混凝土受弯构件，在正常使用极限状态下的

21、挠度，钢筋混凝土受弯构件，在正常使用极限状态下的挠度，可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。l盖板跨中截面挠度计算采用荷载短期效应组合。盖板跨中截面挠度计算采用荷载短期效应组合。l简支梁在均布荷载作用下，跨中最大挠度：简支梁在均布荷载作用下，跨中最大挠度：lB为开裂构件等效截面的抗弯刚度为开裂构件等效截面的抗弯刚度 2548ssMLfB编辑ppt35l 公桥规公桥规（）l 公桥规公桥规（）l 公桥规公桥规（）lB0为全截面的抗弯刚度，为全截面的抗弯刚度，B0EcI0；Bcr为开裂截面的抗弯刚度，为开裂截面的抗弯刚度，Bcr=EcIcr；Mcr为开裂

22、弯矩；为开裂弯矩；为构件受拉区混凝土塑性影响系数；为构件受拉区混凝土塑性影响系数；ftk为混凝土轴心抗拉强度标准值；为混凝土轴心抗拉强度标准值；I0为全截面换算截面惯性矩；为全截面换算截面惯性矩；Icr为开裂截面换算截面惯性矩；为开裂截面换算截面惯性矩；S0为全截面换算截面重心轴以上部为全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩；分面积对重心轴的面积矩；W0为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。 02201crcrsscrBBMMBMMB0crtkMfW002SW编辑ppt36l开裂弯矩开裂弯矩Mcr的计算是以阶段的计算是以阶段a为基础，此阶段受拉为基础，此阶段

23、受拉区下缘应力达到混凝土抗拉强度极限值，应变达到混区下缘应力达到混凝土抗拉强度极限值，应变达到混凝土抗拉应变极限值，即达到将要出现裂缝的临界阶凝土抗拉应变极限值，即达到将要出现裂缝的临界阶段。段。编辑ppt37l需通过计算需通过计算I0、S0和和W0来确定开裂弯矩来确定开裂弯矩Mcrl换算截面的等效换算原理，即保持钢筋所受总压力（或总拉力）换算截面的等效换算原理，即保持钢筋所受总压力（或总拉力）及钢筋重心不变的情况下，将钢筋换算为混凝土及钢筋重心不变的情况下，将钢筋换算为混凝土lAco为混凝土面积，为混凝土面积，As为钢筋面积，为钢筋面积，aEs为钢筋与混凝土弹性模量为钢筋与混凝土弹性模量之比

24、之比l全截面换算截面重心轴距盖板顶的距离全截面换算截面重心轴距盖板顶的距离x02200211112ssssEssEsEsEsb dxaA aaAhb daAaAcoEssAaA编辑ppt38l全截面换算截面惯性矩全截面换算截面惯性矩I0l全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩矩S0 l全截面换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩全截面换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩W0 33202200000(1)()(1)()33ssEssEsb dxb xIaAxaaAhx2000(1)()sEssSb xaAxa0020()WIdx编辑ppt39l开裂截面换算截

25、面惯性矩开裂截面换算截面惯性矩Icr的计算是以阶段的计算是以阶段为基础，为基础，此时受拉区混凝土作用甚小，可不考虑其参加工作，此时受拉区混凝土作用甚小，可不考虑其参加工作，全部拉力由钢筋承受，钢筋应力并未达到屈服阶段，全部拉力由钢筋承受，钢筋应力并未达到屈服阶段，混凝土受压区应力尚未抗压强度极限值，此时仍为弹混凝土受压区应力尚未抗压强度极限值，此时仍为弹性阶段。性阶段。编辑ppt40l首先确定开裂截面换算截面的受压区高度首先确定开裂截面换算截面的受压区高度x0，其数值，其数值由换算截面各分块面积对截面中性轴的面积矩之和为由换算截面各分块面积对截面中性轴的面积矩之和为零的条件求得零的条件求得 l

26、求得开裂截面受压区高度求得开裂截面受压区高度x0后，即可求得后，即可求得Icr 200001()()02ssEssEsb xaAxaaAhx 322000013sscrEssEsb xIaAxaaAhx编辑ppt41l至此，即可算出荷载短期效应组合下盖板跨中挠度至此，即可算出荷载短期效应组合下盖板跨中挠度fsl公桥规公桥规规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷规定，受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，需乘以挠度增长系数载长期效应的影响，需乘以挠度增长系数 ，且在消，且在消除结构自重产生的长期挠度后的最大挠度不应超过计除结构自重产生的长期挠度后的最大挠度不应超过计算跨径的算跨径的1

27、/600。 2()5/60048sGKLGMMLfLB编辑ppt42l公桥规公桥规在总则中加入了有关耐久性设计的内容，在总则中加入了有关耐久性设计的内容，提出了公路桥涵应根据不同的环境类别进行耐久性设提出了公路桥涵应根据不同的环境类别进行耐久性设计的概念。计的概念。l以往规范对于耐久性设计虽然有所要求，但并没有充以往规范对于耐久性设计虽然有所要求，但并没有充分体现到设计条文中，设计人员对耐久性设计的重视分体现到设计条文中，设计人员对耐久性设计的重视度也有所不足。度也有所不足。l提高混凝土耐久性的根本途径是增强混凝土密实度，提高混凝土耐久性的根本途径是增强混凝土密实度，防止或控制混凝土开裂，阻止

28、水分的侵入；同时加大防止或控制混凝土开裂，阻止水分的侵入；同时加大混凝土保护层的厚度，防止由于混凝土保护层碳化引混凝土保护层的厚度，防止由于混凝土保护层碳化引起钢筋钝化膜的破坏。起钢筋钝化膜的破坏。编辑ppt43l控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量是十分重要控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量是十分重要的，不仅影响混凝土的强度，更是影响混凝土耐久性的，不仅影响混凝土的强度，更是影响混凝土耐久性的主要因素。的主要因素。l在构造要求上注意保护层厚度、箍筋等级和箍筋间距。在构造要求上注意保护层厚度、箍筋等级和箍筋间距。编辑ppt44l承载能力极限状态验算中，一般是以斜截面抗剪强度承载能力极限状态验

29、算中，一般是以斜截面抗剪强度控制设计。控制设计。l当将盖板设计为双筋截面时，可提高延性，提高结构当将盖板设计为双筋截面时，可提高延性，提高结构的抗震性能，减小挠度。的抗震性能，减小挠度。l即使在承载能力极限状态验算通过的情况下，也有可即使在承载能力极限状态验算通过的情况下，也有可能出现正常使用极限状态验算中裂缝宽度及挠度无法能出现正常使用极限状态验算中裂缝宽度及挠度无法通过的情况，因此要重视正常使用极限状态的验算。通过的情况，因此要重视正常使用极限状态的验算。l通过对混凝土材料指标的限定和构造要求来满足耐久通过对混凝土材料指标的限定和构造要求来满足耐久性设计。性设计。编辑ppt45lL0为涵洞

30、净跨径，为涵洞净跨径，C1为基础襟边宽，为基础襟边宽，C2为台身宽，为台身宽，C3为基础宽，为基础宽，C4为背墙宽，为背墙宽，C5为盖板搭接宽度，为盖板搭接宽度，H0为涵为涵洞净高，洞净高，H1为计算高度；台身宽度为为计算高度；台身宽度为b 编辑ppt46l计算台身时，可作如下假定：计算台身时，可作如下假定：l（1）当涵洞基础为分离式基础时，台身按上端与盖板）当涵洞基础为分离式基础时，台身按上端与盖板不可移动的铰接、下端与基础也按不可移动的铰接计不可移动的铰接、下端与基础也按不可移动的铰接计算，此时计算高度为盖板中心线与支撑梁中心线之间算，此时计算高度为盖板中心线与支撑梁中心线之间的距离。的距

31、离。l（2）当涵洞基础为整体式基础时，台身按上端与盖板）当涵洞基础为整体式基础时，台身按上端与盖板不可移动的铰接、下端与基础固接计算，此时计算高不可移动的铰接、下端与基础固接计算，此时计算高度为盖板中心线与基础顶之间的距离。度为盖板中心线与基础顶之间的距离。编辑ppt471.偏心受压承载力验算偏心受压承载力验算2.正截面受弯承载力验算正截面受弯承载力验算3.直接受剪验算直接受剪验算编辑ppt48l将车辆荷载等代为填土厚将车辆荷载等代为填土厚h：l 通用规范通用规范（）l式中，式中，l0为破坏棱体长度；为破坏棱体长度；B为破坏棱体宽度，为破坏棱体宽度，BLb；2为填土重力密度；为填土重力密度；G

32、为在破坏棱体长度和破坏棱体为在破坏棱体长度和破坏棱体宽度范围内的车辆总荷载。宽度范围内的车辆总荷载。02GhB l编辑ppt49l破坏棱体长度破坏棱体长度l0：l式中，式中，为台背填土的内为台背填土的内摩擦角。摩擦角。101tan 4522dlHH编辑ppt50l土的侧压力系数土的侧压力系数：l台背非均布荷载台背非均布荷载q1、q2的值：的值：l式中，式中，d3为支撑梁高为支撑梁高2tan4521122dqHh321022dqHhdH编辑ppt51l（1）当台身以上下端均为铰接计算时：）当台身以上下端均为铰接计算时：l台身最大剪力在台身最大剪力在A端，台身最大剪力端，台身最大剪力VA：l台身最

33、大弯矩在台身最大弯矩在x0位置处。位置处。l可以算出，台身最大弯矩可以算出，台身最大弯矩Mmax：2112126AqqHqHV22202AqqP VxP211qqPH21232max000126AqqqMVxxxH编辑ppt52l（2）当台身以上端铰接、下端固接计算时：）当台身以上端铰接、下端固接计算时：lA端处弯矩端处弯矩MA：lA端处最大剪力端处最大剪力VA：l台身最大弯矩在台身最大弯矩在x0位置处。位置处。l式中，台身最大弯矩式中，台身最大弯矩Mmax：212187120AHMqq2111212119162640AAqqHqqHqHMVH22202AqqP VxP211qqPH21232

34、max000126AAqqqMMVxxxH编辑ppt53l计算最大弯矩处计算最大弯矩处x0以上以上的竖向力的竖向力P、偏心距、偏心距e及所产生的弯矩及所产生的弯矩M。l如图所示，如图所示，P1为盖板自为盖板自重及盖板上土重；重及盖板上土重；P2为为台背上土重；台背上土重；P3为台背为台背重；重；P4为最大弯矩处以为最大弯矩处以上台身重；上台身重；P9为盖板计为盖板计算时涵台内侧剪力。算时涵台内侧剪力。l偏心距偏心距ei为竖向力为竖向力Pi相对相对于台身中心于台身中心O点的距离点的距离编辑ppt54l恒载产生的总竖向力恒载产生的总竖向力 l恒载总竖向力产生的总弯矩恒载总竖向力产生的总弯矩 l作用

35、效应组合作用效应组合l台身截面总偏心距台身截面总偏心距 41iiPP41iiiMP e0max90.91.21.4dMMMM090.91.21.4dNPP00.9 1.2dAVV00ddeMN编辑ppt55l（1）当台身为砌体时（包括砌体与混凝土组合）当台身为砌体时（包括砌体与混凝土组合）l 圬工规范圬工规范（）l式中，式中，A为构件截面面积；为构件截面面积；fcd为台身材料轴心抗压强为台身材料轴心抗压强度设计值；度设计值；为轴向力偏心距为轴向力偏心距e和长细比和长细比对受压构件对受压构件承载力的影响系数：承载力的影响系数：l 圬工规范圬工规范（）0dcdNA f1111xy编辑ppt56lx

36、、y分别为分别为x方向和方向和y方向偏心受压构件承载力影响系数；方向偏心受压构件承载力影响系数；x、y分别为分别为x方向、方向、y方向截面重心至偏心方向的截面边缘的距离，如方向截面重心至偏心方向的截面边缘的距离，如图图8所示；所示；ex、ey分别为轴向力在分别为轴向力在x方向、方向、y方向的偏心距；方向的偏心距；m为截为截面形状系数，对于矩形截面，面形状系数，对于矩形截面，m；ix、iy为弯曲平面内的截面回为弯曲平面内的截面回旋半径；旋半径；a为与砂浆强度等级有关的系数，砂浆等级大于等于为与砂浆强度等级有关的系数，砂浆等级大于等于M5时，时，a，砂浆等级为，砂浆等级为0时，时，a；x、y分别为

37、构件在分别为构件在x方向、方向、y方向的长细比方向的长细比 。221 ()11 ()1(3)1 1.33() mxxxxxxyyexeeii221 ()11 ()1(3)1 1.33() ymyyyyyxxeyeeii0.289xib20.289yiC， 编辑ppt57l 圬工规范圬工规范（）l为长细比修正系数 03.5xyli03.5yxli砌体材料类别砌体材料类别混凝土预制块砌体或组合构件混凝土预制块砌体或组合构件1.0细料石、半细料石砌体细料石、半细料石砌体1.1粗料石、块石、片石砌体粗料石、块石、片石砌体1.3ll0为构件计算长度，当台身计算模型为上下端铰接时， l0H1 ，当为上端铰

38、接、下端固接时，当为上端铰接、下端固接时， l0H1 编辑ppt58l（2）当台身为素混凝土时，）当台身为素混凝土时，单向偏心受压承载力验算公式单向偏心受压承载力验算公式如下：如下：l 圬工规范圬工规范（）l式中，式中，Ac为混凝土受压区面积；为混凝土受压区面积；为弯曲平面内轴心受压构件为弯曲平面内轴心受压构件弯曲系数，查弯曲系数，查圬工规范圬工规范表表。0dccdNAf22cAbCe 编辑ppt59l（3）当涵台受压偏心距大于）当涵台受压偏心距大于时（时（s为为C2/2），偏心受），偏心受压承载力公式就不能再用上述公式计算，此时应以下压承载力公式就不能再用上述公式计算，此时应以下列公式计算：

39、列公式计算：l 圬工规范圬工规范（）l式中，式中，W为构件受拉边缘的弹性抵抗矩，；为构件受拉边缘的弹性抵抗矩，；ftmd为台身为台身材料的弯曲抗拉强度设计值；材料的弯曲抗拉强度设计值；计算方法分别如上。计算方法分别如上。01tmddAfNAeW226bCW 编辑ppt60l在在公路砖石及混凝土桥涵设计规范公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ 02285）中，对于容许偏心距）中，对于容许偏心距e的限制为荷载组合的限制为荷载组合小于等小于等于于y（y亦为亦为C2/2 ），荷载组合），荷载组合、小于等于小于等于y ，而在而在公路圬工桥涵设计规范公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）中）中更

40、改为基本组合小于等于更改为基本组合小于等于s，此为新旧规范变化之一。，此为新旧规范变化之一。 编辑ppt61l 圬工规范圬工规范（）l式中，式中，Md为弯矩设计值；为弯矩设计值；W为截面受拉边缘的弹性抵为截面受拉边缘的弹性抵抗矩；抗矩；ftmd为构件受拉边缘的弯矩抗拉强度设计值。为构件受拉边缘的弯矩抗拉强度设计值。0dtmdMWf编辑ppt62l当台身与基础间不为整体浇筑时，需验算通缝的直接当台身与基础间不为整体浇筑时，需验算通缝的直接抗剪强度：抗剪强度：l 圬工规范圬工规范（）l式中，式中，fvd为台身材料抗剪强度设计值；为台身材料抗剪强度设计值；f为摩擦系数，为摩擦系数，取取；Nk为与受剪

41、截面垂直的压力标准值。为与受剪截面垂直的压力标准值。011.4dvdfkVAfN编辑ppt63l验算偏心受压承载力，控制设计的主要因素为偏心距验算偏心受压承载力，控制设计的主要因素为偏心距e的大小，当偏心距的大小，当偏心距e大于大于s的限值时，偏心受压承载力的限值时，偏心受压承载力下降迅速，因此要合理确定台身宽度及盖板搭接长度。下降迅速，因此要合理确定台身宽度及盖板搭接长度。l当偏心受压承载力验算通过时，一般正截面受弯承载当偏心受压承载力验算通过时，一般正截面受弯承载力验算及直接受剪承载力验算均能通过。力验算及直接受剪承载力验算均能通过。编辑ppt64lP1为盖板自重及盖板上土重；为盖板自重及盖板上土重；P2为台背上土重；为台背上土重；P3为台背重；为台背重；P5为台身重；为台身重；P6为基础重；为基础重；P7为襟边上土重；为襟边上土重；P8为铺底（支撑梁）为铺底（支撑梁）重；重；P9为盖板计算时涵台内侧剪力；为盖板计算时涵台内侧剪力；P10为过水断面内水的自重为过水