钢筋混凝土圆管涵结构设计

钢筋混凝土圆管涵结构设计（一）设计资料某双车道三级公路的钢筋混凝土圆管涵，该涵洞设计荷载公路一I级，要求内径三lm,填土高H=1.2m,土容重丫=18kN/m3，管节下砂垫层1m厚，内1摩擦角申二35。，容许承载力［b］二150kPa，试对构件进行强度、裂缝宽度和基0地应力验算。（二）设计计算设管壁厚0.1m,外径1.25m，每节lm长，混凝土采用C15,钢筋采用R235。恒载计算填土垂直压力：q二H汎二1.2x18二21.6kN/m2土1管节垂直压力：q=y-1=25x0.1=2.5kN/m2自2活载计算按《公路桥含设计通用规范》（JTGD60—2004）第4.3.1条和第4.3.2条规定，本题计算采用车辆荷载，公路一I级和公路一II级荷载采用相同的车辆荷载标准，填料厚度等于或大于0.5m的涵洞不记冲击力。按《公路桥含设计通用规范》（JTGD60—2004）第4.3.5条规定计算荷载分布宽度：一个后轮单边荷载横向分布宽度=罟>+1.2一个后轮单边荷载横向分布宽度=罟>+1.2xtan300=0.99m>1.3m1.8m（见图4-1）故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，如图4-1a）所示。荷载横向分布宽度a应按两辆车后轮外边至外边计算，即a=（°6+1.2xtan30。）x2+（1.3+2x1.8）=6.88m2一个车轮的纵向分布宽度=02+1.2xtan30。=0.79m>1.4m22故纵向后轮垂直荷载分布长度相互重叠，如图4-1b）所示。荷载纵向分布宽度b按二轮（后轴）外边至外边计算，即

b=(四+1.2xtan30)x2+1.4=2.98m22x(2x140)q汽=27.31kN/m2图4-1管壁弯矩计算忽略管壁环向压力即径向剪力nq汽=27.31kN/m2图4-1管壁弯矩计算忽略管壁环向压力即径向剪力n和V,仅考虑管壁上的弯矩见图4-2。M=M=M=0.137qR2(1—九)1 2 3 土管壁自重产生的弯矩M=0.304qR2,M=0.337qR2,M=0.369qR2

1 自 2 自 3 自车辆荷载产生的弯矩M二M二M二0.137qR2（1—九）1 2 3 汽式中：q、q——填土、管自重产生的垂直压力；土自R——管壁中线半径；九——土的侧压系数，九二tan2（45。—甲/2）；申——土的内摩擦角；役——汽车荷载产生的垂直压力。故恒载产生的最大弯矩为+0.369x2.5x1.12TOC\o"1-5"\h\zM=0.137x21.6x1.12x1—tan2（45°—+0.369x2.5x1.12二3.73kN-m_ 35°-M=0.137x27.31x1.12x1—tan2（45°一 ）=3.3kN-m汽 2荷载组合按《公路桥含设计通用规范》（JTGD60—2004）4.1.6条进行作用效应组合。承载能力极限状态组合M=1.2M+1.4M=1.2x3.73+1.4x3.3=9.1kN-mTOC\o"1-5"\h\zd 恒 汽正常使用状态极限状态组合短期组合 M=M+0.7M=3.73+0.7x3.3=6.1kN-msd 恒 汽长期组合 M=M+0.4M=3.73+0.4x3.3=5.1kN-mld 恒 汽截面强度计算管节处预留接缝宽1cm，故实际预制管节长99cm，承受1m长度内的荷载。考虑任一位置都可承受正、负弯矩，布置双层钢①10@100mm，设计截面如图4-3所示。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）第5.2.2条中公式按单筋截面（不考虑受压钢筋）计算fA195x（11x78.5） 6x=昭s= =24.6mmfb 6.9x990cd

h=100一25=75mm0hg=75x0.62=46.5<24.6mm0b符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.2.2-3条规定的。x 24.6fbx(h--)=69x990x24.6x(75- )cd022=10.5kN-=10.5kN-m>yM=0.9x9.1=8.2kN-m0d截面强度满足要求。MC= sMC= s ss0.87Ahs0=97.1MPa11x87.5990x75=0.0116图4-3(尺寸单位：mm)裂缝宽度验算由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.4.3条和第6.4.4条规定。6.1x1060.87x(11x87.5)x75C1=1.4(光面钢筋)C=1+0.5x(5.1/6.1)=1.422C=1.151WtkQWtkQ=CCCss123Es(30+d)(0.28+10p=1.4x1.42=1.4x1.42x1.15x97.12.1x105x()=0.15mm<0.2mm0.28+10x0.0116满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.4.2条规定。基底应力验算按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)第2.1.4条，本题地基土承载力不作修正，即[b