【某综合管廊水信舱设计计算过程案例3900字】

为3.8m,侧墙为直墙，顶拱是以断面对称线上距底面1.0m处半径为2.8m的圆的钢筋混凝土，底板的二衬厚度为450mm;二衬的顶板和侧墙的配筋方案和电力舱的相同，受拉区纵向钢筋为虫22@100+虫22@150,受拉区配筋面积A,=6462mm2,受压区配筋方案为虫25@150,受压区配筋面积A,=3436mm2;底板的配筋方案为受拉区虫28@100+虫28@150,受拉区配筋面积A,=9237mm2,受压区配筋方案为虫25@150,受压区配筋面积A=3436mm2,计算简图参考“图1.1.1构件尺寸与参数由于水信舱的顶板并不是一个规则的半圆，为了计算方便，也将其划分为5个构件的高度都是400mm。将侧墙和顶板一分为二，每个侧墙构件的长度为1350mm,高度为350mm,底板构件长度为1950mm,高度为450mm。截面面积(m²)惯性矩(m⁴)弹性模量(Mpa)工21.1.2单元划分运用结构力学中的矩阵位移法将计算模型分为以多个构件单元，如图5.4.2-1。节点6φφφ单元1Q单元79单元9节点91.1.3地层压力计算根据《铁路隧道设计规范》(TB10003-2016)附录E可知：应按上覆土柱的全部重量来计算浅埋情况下的竖向压力。根据场地施工条件来判断，地层土压力取静止土压力来计算，除此之外还要考虑地面荷载、施工人员和机械等引起的附加水平压力。地面超载为20kPa,侧压力系数统一取0.45,地面超载的水平分量为9.0kN,3钻孔土层物理力学参数建议值”,综合管廊结构所受的竖向压力及静止土压力的σ₂=∑γ;z;=2.8×19+1.3×19+1.1×18.3+3×19+1验公式确定K₀,即对黏性土，有细砂③3层：K₀=0.95-sinφ'=0.95-sin粉土④3层：K₀=0.95-sinφ=0.95-sin节点2静止土压力计算：σ₂=235.21+2.5×20.1+1.3×20.1+0.2×20.2σx=K₀σ₂=0.45×315.42节点3静止土压力计算：4σ₂=235.21+2.5×20.1+0.15×20.1=σx=K₀σ₂=0.45×288.48节点4静止土压力计算：σ₂=235.21+1.3×20.1=σx=K₀σ₂=0.45×261.34节点5静止土压力计算：σ₂=235.21+0.75×20.1=σx=K₀σ₂=0.45×250.29节点6静止土压力计算：σ₂=235.21+0.2×20.1=σx=K₀σ₂=0.45×239.23压力见表5.4.3-1。竖向土压力(KPa)静止土压力(KPa)12345678951.1.4内力计算由于单元2的弹性模量和长度和单元3相等，所以单元2、单元3、单元9和单元10的单元刚度矩阵相同。同理可得单元4、单元5、单元7和单元8的单元刚度矩阵相同，单元6的6每个构件单元的长度1=1950mm=1.95m,根据k计算得：单元1和单元11的单元刚度矩阵相同。每个构件单元与整体坐标系的夹角见表5.4.4-1。单元码杆端1节点码杆端2节点码234567089各链杆单元的夹角见表5.4.4-2。71230456789通过SMsolver计算出来的等效节点荷载见表5.4.4-3。节点112223334445556667运用Matlab计算出来的节点位移值见表5.4.4-4。8各衬砌单元的节点内力见表5.4.4-5。节点编号12345678991.1.5截面验算当不满足式5.4.5-4时，还可用下式来验算受弯承载力：本工程的配筋方案中只给结构配有普通钢筋，因此在正截面受弯承载力验算时需要用到以下简化后的公式：下面进行结构各构件的验算。1)顶板构件正截面受弯承载力验算根据水信舱内力计算结果，顶板结构的验算截面选取弯矩值最大的截面，也就是顶板和左侧墙交点处的截面。顶板结构所配置的受拉区纵向钢筋为虫22@100+虫22@150,受拉区配筋面积A₅=6462mm²,受压区配筋方案为虫25@150,受压区配筋面积A=3436mm²。混凝土f。=16.7N/mm²;钢筋f,=f,=360N/mm²;二衬的混凝土强度等级为C35<C50,因此α₁=1.0;混凝土保护层厚度外侧为45mm,内侧为35mm。混凝土受压区高度：正截面受弯承载力：虫28@100+虫28@150,受拉区配筋面积A,=9237mm²,受压区配筋方案为虫25@150,受压区配筋面积A,=3436mm²验算原理同上。(2)正截面受压承载力验算由于结构构件受到的是偏心压力，所以要将构件看作偏心受压构件。《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第6.2.17条规定，正截面受压承载力满足下列1一截面重心轴前面已经提到，结构只配置了普通钢筋，故上述所用到的计算公式可以简化为以下形式：1)侧墙正截面受压承载力验算验算截面取左侧墙与底板交点处的截面，根据规范第6.2.3条规定，考虑截面对称偏心受压构件，杆端弯矩比为：轴压比为：N/(fbh)=566810/(16.7×1000×400)=0.085<0.9构件长细比为：满足规范第6.2.3条规定，可忽略附加弯矩影响。按大偏压计算：取σ₅=fy;侧墙受拉区纵向钢筋配置为虫22@100+虫22@150,受拉区配筋面积A,=6462mm²,受压区钢筋配置为虫25@150,受压区配筋面积A,=3436mm²。受压区高度为：相对界限受压区高度：混凝土强度等级为C35<C50,β₁取0.8;混凝土极限压应变8cu:相对受压区高度：ξ=x/h₀=99.17/(400-45)=根据规范第6.2.17条规定可知，ξ不大于ζ,构件满足大偏心受压条件。400/30=13.33mm<20mm,满足根据规范第6.2.5条规定，取ea=20mm。验算过程如下：a₁fbx+f,A,-o₅A,=1.0×16.7×1000×183.89+360×3=1244.95kN·m>Ne=566.81×1.505=853经验算，侧墙构件正截面受压承载力满足要求。2)顶板正截面受压承载力验算顶板的验算截面选取的是单元6与单元7交点处的截面，验算构件为单元6,根据规范第6.2.3条规定，考虑截面对称偏心受压构件，杆端弯矩比为：轴压比为：N/(fbh)=747870/(16.7×1000×400)=0.112<0.9构件长细比为：l./i=1.747/0.12=14.56<34-12(M₁/M₂)=34-1满足规范第6.2.3条规定，忽略附加弯矩影响。取σ₅=fy;顶板受拉区纵向钢筋配置为虫22@100+业22@150,受拉区配筋面积A₃=6462mm²,受压区钢筋配置为虫25@150,受压区配筋面积A,=3436mm²。混凝土强度等级为C35<C50,β₁取0.8;cu=0.033-(feuk-50)×10⁵=0.0033-(23.4-50)×10⁵=0400/30=13.33mm<20mm,满足规范第6.2.5条规定，取ea=20mm。x=ζbh₀=0.518×355=18a₁fbx+f,A,-σ,A,=1.0×16.7×1000×183.89+360×3=1244.95kN·m>Ne=747.87×0.525=39底板的验算截面选取的是底板与右侧墙交点处截面，验算构件为单元2,根N(fbh)=371.33/(16.7×1000×450)=0.049<0.9取σ,=fy;侧墙受拉区纵向钢筋配置为受拉区虫28@100+虫28@150,受拉区配筋面积A₅=9237mm²,受压区配筋方案为25@150,受压区配筋面积A,=3436mm²。混凝土强度等级为C35<C50,β₁取0.8;cu=0.033-(fck-50)×10⁻⁵=0.0033-(23.4-50)×10⁻⁵=0ξ=x/h=147.29/(450-45)x=ζh₀=0.518×405=209.79mma₁f.bx+f,A,-σA,=1.0×16.7×1000×209.79+360×=1573.46kN·m>Ne=371.33×2.02=75当h/b≤4时当h/b≥6时结构侧墙与底板交界处截面，箍筋的配置方案为，4中14@150,其余截面的0.25β.fbh=0.25×1.0×16.7×1000×355=1482.12经验算，满足