立交改造项目沿线雨水箱涵及污水管网建设工程-箱涵结构设计计算书

立交改造项目沿线雨水箱涵及污水管网建设工程工程编号:箱涵结构设计计算书1、工程概况南岸区内环快速路两侧，顶板覆土约为0~5.4m，构造如下。箱涵（0.9m×0.7m）：钢筋混凝土闭合箱涵为矩形单箱单室断面，箱体宽1.5m，高1.3m。箱涵内空断面为0.9m×0.7m，其中顶底板及侧墙厚均为0.3m。断面图如下。箱涵（1.6m×1.5m）：钢筋混凝土闭合箱涵为矩形单箱单室断面，箱体宽2.2m，高2.1m。箱涵内空断面为1.6m×1.5m，其中顶底板及侧墙厚均为0.3m，上腋角为0.4m×0.2m，下腋角为0.4m×0.2m。断面图如下。900×700箱涵断面1600×1500箱涵断面2、设计采用的规范和技术标准（1）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）2014版（2）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）（3）《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）（4）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（5）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规规范》（JTG3362-2018）3、主要设计技术标准3.1设计年限：结构主体设计年限为50年。箱涵结构为排水管道，按照GB50332-2002，结构重要性系数r0取1.03.2地震设防标准：根据《中国地震烈度区划图（1990）》，场地地震基本烈度为6°（构造设防）。3.3场地类别：II类。3.4箱涵设计荷载：900×700：覆土厚度0m≤H≤5.4m（覆土容重γ=20KN/m3）；1600×1500：覆土厚度0m≤H≤0.6m（覆土容重γ=20KN/m3）。4、闭合箱涵结构计算4.1900×700箱涵计算4.1.1覆土0m≤H≤5.4m按照等效覆土5.4米计算，取一米长箱涵为计算模型，车行荷载等效为1米覆土,箱涵顶板荷载计算如下：顶板均布荷载为N顶=rH上=20×6.4=128KN/m侧墙荷载为：N侧上=rH上K0=20×6.4×0.333=43KN/mN侧下=rH下K0=20×（6.4+1.3）×0.333=51KN/m底板均布荷载为：N底=rH上+r砼×S断面/L=20×6.4+26×1.32×1/1.3=154KN/m，计算简图如下：[计算简图]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------[计算条件]----------------------------------------------------------------------[基本参数]规范标准： 砼规范GB50010-2010承载能力极限状态γ0： 1.1衬砌断面类型： 矩形每段计算的分段数： 10计算迭代次数： 10抗力验证要求： 高[衬砌参数]底板半宽： 0.600(m)底板厚度： 0.300(m)侧墙高度： 1.000(m)侧墙厚度： 0.300(m)顶板厚度： 0.300(m)底板围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)侧墙围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)顶板围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)衬砌的弹性模量： 30000.000(MPa)[荷载参数]底部山岩压力(侧)： 154.000(kN/m)底部山岩压力(中)： 154.000(kN/m)侧向山岩压力(上)： 43.000(kN/m)侧向山岩压力(下)： 51.000(kN/m)顶部山岩压力(侧)： 128.000(kN/m)顶部山岩压力(中)： 128.000(kN/m)内水压力水头： 0.850(m)外水压力水头： 0.000(m)外水压力折减系数(β)： 0.400顶板灌浆压力： 0.000(kPa)顶板灌浆压力作用起点距离： 0.000(m)其它段灌浆压力： 0.000(kPa)衬砌容重： 26.000(kN/m3)[荷载组合参数] 编号 荷载名称 是否计算 分项系数 1 衬砌自重 √ 1.20 2 顶岩压力 √ 1.40 3 底岩压力 √ 1.40 4 侧岩压力 √ 1.40 5 内水压力 √ 1.40 6 外水压力 〤 1.00 7 顶部灌浆压力 〤 1.00 8 其余灌浆压力 〤 1.00[配筋参数]对称配筋： 是混凝土等级： C30纵筋等级： HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)拉结筋计算： 计算拉结筋等级： HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)拉结筋间距： 400(mm)配筋计算as： 65(mm)配筋调整系数： 1.00裂缝计算： 计算最大裂缝宽度允许值： 0.20(mm)单侧拟采用纵筋直径： 14(mm)砼保护层厚度： 40(mm)----------------------------------------------------------------------[计算结果]----------------------------------------------------------------------注：纵筋面积和配筋率结果中，如果出现红色数字，则表示配筋率大于2.5%。----------------------------------------------------------------------[内力配筋计算]----------------------------------------------------------------------计算结论:经过2次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算NQMUVWAs（ρ）Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)(度)(kPa)(mm2)(mm2)底板(从中心向左等分10段):0-35.0700.00022.8820.0000.1630.0000.0600.0(0.26%)444.4满足1-35.07013.41522.4800.0000.1640.0010.0600.0(0.26%)444.4满足2-35.07026.83421.2720.0000.1660.0020.0600.0(0.26%)444.4满足3-35.07040.26219.2590.0000.1690.0030.0600.0(0.26%)444.4满足4-35.07053.70216.4400.0000.1730.0040.0600.0(0.26%)444.4满足5-35.07067.15912.815-0.0010.1770.0050.0600.0(0.26%)444.4满足6-35.07080.6338.381-0.0010.1830.0060.0600.0(0.26%)444.4满足7-35.07094.1293.138-0.0020.1890.0060.0600.0(0.26%)444.4满足8-35.070107.646-2.915-0.0020.1950.0060.0600.0(0.26%)444.4满足9-35.070121.186-9.780-0.0020.2010.0060.0600.0(0.26%)444.4满足10-35.070134.746-17.458-0.0020.2060.0050.0600.0(0.26%)444.4满足侧墙(从下向上等分10段):0-134.746-35.070-17.458-0.206-0.0020.0050.0600.0(0.26%)444.4满足1-133.716-28.498-14.279-0.2080.0050.0030.0600.0(0.26%)444.4满足2-132.686-21.862-11.760-0.2090.0100.0020.0600.0(0.26%)444.4满足3-131.657-15.170-9.908-0.2110.0130.0010.0600.0(0.26%)444.4满足4-130.627-8.431-8.728-0.2120.0150.0010.0600.0(0.26%)444.4满足5-129.598-1.655-8.223-0.2140.0160.0000.0600.0(0.26%)444.4满足6-128.5685.152-8.398-0.2150.015-0.0010.0600.0(0.26%)444.4满足7-127.53811.981-9.254-0.2170.013-0.0010.0600.0(0.26%)444.4满足8-126.50918.826-10.795-0.2180.010-0.0020.0600.0(0.26%)444.4满足9-125.47925.663-13.020-0.2190.005-0.0030.0600.0(0.26%)444.4满足10-124.45032.358-15.922-0.221-0.002-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足顶板(从左向中心等分10段):0-32.358-124.450-15.9220.002-0.221-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足1-32.358-112.005-8.8280.002-0.226-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足2-32.358-99.560-2.4810.002-0.232-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足3-32.358-87.1153.1190.002-0.237-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足4-32.358-74.6707.9720.001-0.243-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足5-32.358-62.22512.0790.001-0.248-0.0050.0600.0(0.26%)444.4满足6-32.358-49.78015.4390.000-0.253-0.0040.0600.0(0.26%)444.4满足7-32.358-37.33518.0530.000-0.256-0.0030.0600.0(0.26%)444.4满足8-32.358-24.89019.9190.000-0.259-0.0020.0600.0(0.26%)444.4满足9-32.358-12.44521.0400.000-0.261-0.0010.0600.0(0.26%)444.4满足10-32.3580.00021.4130.000-0.2610.0000.0600.0(0.26%)444.4满足----------------------------------------------------------------------[根据裂缝限制调整后的纵筋面积]----------------------------------------------------------------------计算结论:经过2次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力弯矩纵筋面积(配筋率)纵筋直径裂缝宽度拉筋应力NkMk(单侧)(单侧)Wmaxstress(kN)(kN.m)(mm2)(mm)(mm)(MPa)底板(从中心向左等分10段):0-22.94815.173600.0(0.26%)140.05103.31-22.94814.906600.0(0.26%)140.05101.12-22.94814.106600.0(0.26%)140.0494.73-22.94812.773600.0(0.26%)140.0484.04-22.94810.905600.0(0.26%)140.0369.25-22.9488.503600.0(0.26%)140.0250.26-22.9485.565600.0(0.26%)140.0127.77-22.9482.091600.0(0.26%)140.000.08-22.948-1.919600.0(0.26%)140.000.09-22.948-6.468600.0(0.26%)140.0234.510-22.948-11.555600.0(0.26%)140.0374.3侧墙(从下向上等分10段):0-89.280-11.555600.0(0.26%)140.0238.21-88.500-9.473600.0(0.26%)140.000.02-87.720-7.821600.0(0.26%)140.000.03-86.940-6.601600.0(0.26%)140.000.04-86.160-5.817600.0(0.26%)140.000.05-85.380-5.472600.0(0.26%)140.000.06-84.600-5.569600.0(0.26%)140.000.07-83.820-6.108600.0(0.26%)140.000.08-83.040-7.092600.0(0.26%)140.000.09-82.260-8.520600.0(0.26%)140.000.010-81.480-10.388600.0(0.26%)140.000.0顶板(从左向中心等分10段):0-20.847-10.388600.0(0.26%)140.0366.71-20.847-5.744600.0(0.26%)140.0130.32-20.847-1.588600.0(0.26%)140.000.03-20.8472.078600.0(0.26%)140.000.04-20.8475.256600.0(0.26%)140.0126.75-20.8477.945600.0(0.26%)140.0247.36-20.84710.145600.0(0.26%)140.0364.77-20.84711.856600.0(0.26%)140.0478.48-20.84713.078600.0(0.26%)140.0488.29-20.84713.812600.0(0.26%)140.0494.010-20.84714.056600.0(0.26%)140.0496.0----------------------------------------------------------------------[满足裂缝限制的配筋结果]----------------------------------------------------------------------衬砌内侧纵筋最大面积As=600.0mm2，外侧纵筋最大面积As1=600.0mm2；拉结筋最大面积Av=444.4mm2。截面尺寸(抗剪)验算：满足。4.12根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规规范》第5.2.12条，抗剪截面应满足下列要求：在荷载的作用下箱涵根部截面剪力为107.6KN，截面满足0.5×10-3×1×1.39×1000×（300-50）=173.75KN＞107.6KN，故截面满足抗剪要求。根据以上计算结果对各部位强度和裂缝等方面验算均满足规范要求，设计可行。4.21600×1500箱涵计算4.2.1覆土0m≤H≤0.6m按照等效覆土0.6米计算，车行荷载等效为1米覆土,取一米长箱涵为计算模型，箱涵顶板荷载计算如下：顶板均布荷载为N顶=rH上=20×1.6=32KN/m侧墙荷载为：N侧上=rH上K0=20×1.6×0.333=11KN/mN侧下=rH下K0=20×（1.6+2.1）×0.333=25KN/m底板均布荷载为：N底=rH上+r砼×S断面/L=20×1.6+26×2.38×1/2.1=62KN/m，计算简图如下：[计算条件]----------------------------------------------------------------------[基本参数]规范标准： 砼规范GB50010-2010结构重要性系数γ0： 1.10衬砌断面类型： 矩形每段计算的分段数： 10计算迭代次数： 10抗力验证要求： 高[衬砌参数]底板半宽： 0.950(m)底板厚度： 0.300(m)侧墙高度： 1.800(m)侧墙厚度： 0.300(m)顶板厚度： 0.300(m)底板围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)侧墙围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)顶板围岩弹抗系数： 60.000(MN/m3)衬砌的弹性模量： 30000.000(MPa)[荷载参数]底部山岩压力(侧)： 62.000(kN/m)底部山岩压力(中)： 62.000(kN/m)侧向山岩压力(上)： 11.000(kN/m)侧向山岩压力(下)： 25.000(kN/m)顶部山岩压力(侧)： 32.000(kN/m)顶部山岩压力(中)： 32.000(kN/m)内水压力水头： 1.650(m)外水压力水头： 0.000(m)外水压力折减系数(β)： 0.400顶板灌浆压力： 0.000(kPa)顶板灌浆压力作用起点距离： 0.000(m)其它段灌浆压力： 0.000(kPa)衬砌容重： 26.000(kN/m3)[荷载组合参数] 编号 荷载名称 是否计算 分项系数 1 衬砌自重 √ 1.40 2 顶岩压力 √ 1.40 3 底岩压力 √ 1.40 4 侧岩压力 √ 1.40 5 内水压力 √ 1.40 6 外水压力 〤 1.00 7 顶部灌浆压力 〤 1.00 8 其余灌浆压力 〤 1.00[配筋参数]对称配筋： 是混凝土等级： C30纵筋等级： HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)拉结筋计算： 计算拉结筋等级： HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)拉结筋间距： 100(mm)配筋计算as： 65(mm)配筋调整系数： 1.00裂缝计算： 计算最大裂缝宽度允许值： 0.20(mm)单侧拟采用纵筋直径： 14(mm)砼保护层厚度： 40(mm)[计算结果]注：纵筋面积和配筋率结果中，如果出现红色数字，则表示配筋率大于2.5%。下面内力配筋结果的中内力（轴力、剪力、弯矩）未包含γ0，配筋时乘以此系数。----------------------------------------------------------------------[内力配筋计算]----------------------------------------------------------------------计算结论:经过2次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算NQMUVWAs（ρ）Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)(度)(kPa)(mm2)(mm2)底板(从中心向左等分10段):0-16.3160.00019.4750.0000.3580.00021.5600.0(0.26%)61.5满足1-16.3167.05719.1400.0000.3590.00221.6600.0(0.26%)61.5满足2-16.31614.12818.1330.0000.3630.00321.8600.0(0.26%)61.5满足3-16.31621.22916.4540.0000.3690.00422.2600.0(0.26%)61.5满足4-16.31628.37214.0990.0000.3780.00622.7600.0(0.26%)61.5满足5-16.31635.56811.0620.0000.3880.00723.3600.0(0.26%)61.5满足6-16.31642.8287.339-0.0010.4000.00724.0600.0(0.26%)61.5满足7-16.31650.1582.923-0.0010.4130.00824.8600.0(0.26%)61.5满足8-16.31657.562-2.194-0.0010.4260.00825.6600.0(0.26%)61.5满足9-16.31665.041-8.017-0.0020.4390.00826.3600.0(0.26%)61.5满足10-16.31672.590-14.554-0.0020.4510.00727.0600.0(0.26%)61.5满足侧墙(从下向上等分10段):0-72.590-16.316-14.554-0.451-0.0020.0070.0600.0(0.26%)61.5满足1-70.624-14.039-11.817-0.4520.0160.0050.9600.0(0.26%)61.5满足2-68.659-11.507-9.515-0.4530.0280.0031.7600.0(0.26%)61.5满足3-66.693-8.772-7.687-0.4550.0350.0022.1600.0(0.26%)61.5满足4-64.728-5.879-6.366-0.4560.0380.0012.3600.0(0.26%)61.5满足5-62.762-2.865-5.578-0.4570.039-0.0002.3600.0(0.26%)61.5满足6-60.7960.240-5.340-0.4590.037-0.0012.2600.0(0.26%)61.5满足7-58.8313.408-5.668-0.4600.032-0.0021.9600.0(0.26%)61.5满足8-56.8656.610-6.569-0.4610.024-0.0031.4600.0(0.26%)61.5满足9-54.9009.813-8.048-0.4620.013-0.0040.8600.0(0.26%)61.5满足10-52.93412.820-10.091-0.463-0.001-0.0050.0600.0(0.26%)61.5满足顶板(从左向中心等分10段):0-12.820-52.934-10.0910.001-0.463-0.0050.0600.0(0.26%)61.5满足1-12.820-47.641-5.3140.001-0.473-0.0060.0600.0(0.26%)61.5满足2-12.820-42.347-1.0390.001-0.483-0.0060.0600.0(0.26%)61.5满足3-12.820-37.0542.7320.000-0.493-0.0060.0600.0(0.26%)61.5满足4-12.820-31.7606.0010.000-0.503-0.0060.0600.0(0.26%)61.5满足5-12.820-26.4678.7670.000-0.512-0.0050.0600.0(0.26%)61.5满足6-12.820-21.17411.0300.000-0.520-0.0040.0600.0(0.26%)61.5满足7-12.820-15.88012.7900.000-0.527-0.0030.0600.0(0.26%)61.5满足8-12.820-10.58714.0470.000-0.532-0.0020.0600.0(0.26%)61.5满足9-12.820-5.29314.8010.000-0.535-0.0010.0600.0(0.26%)61.5满足10-12.8200.00015.0530.000-0.5360.0000.0600.0(0.26%)61.5满足----------------------------------------------------------------------[根据裂缝限制调整后的纵筋面积]----------------------------------------------------------------------计算结论:经过2次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力弯矩纵筋面积(配筋率)纵筋直径裂缝宽度拉筋应力NkMk(单侧)(单侧)Wmaxstress(kN)(kN.m)(mm2)(mm)(mm)(MPa)底板(从中心向左等分10段):0-11.65413.911600.0(0.26%)140.04102.61-11.65413.671600.0(0.26%)140.04100.72-11.65412.952600.0(0.26%)140.0394.83-11.65411.753600.0(0.26%)140.0385.14-11.65410.070600.0(0.26%)140.0371.55-11.6547.901600.0(0.26%)140.0254.06-11.6545.242600.0(0.26%)140.0132.87-11.6542.088600.0(0.26%)140.008.78-11.654-1.567600.0(0.26%)140.005.39-11.654-5.726600.0(0.26%)140.0136.610-11.654-10.395600.0(0.26%)140.0374.1侧墙(从下向上等分10段):0-51.850-10.395600.0(0.26%)140.0246.71-50.446-8.441600.0(0.26%)140.01