5米净跨径明盖板涵整体计算Word文档下载推荐.docx
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(1)涵顶铺装及涵顶表处自重
q=(γ2·
H1+γ3·
H2)·
b=(25×
0.10+18×
1.00)×
0.99=20.30kN/m
(2)盖板自重
g=γ1·
(d1+d2)·
b/2/100=25×
(35+35)×
0.99/2/100=8.66kN/m
2)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》(JTGD60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定:
车辆荷载顺板跨长
La=0.2m
车轮重
P=70kN
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中4.3.2关于汽车荷载冲击力的规定:
汽车荷载的局部加载,冲击系数采用1.3
车轮重压强
p=1.3·
P/La=1.3×
70/0.20=455.00kN/m
3.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=(20.30+8.66)×
5.32/8=101.68kNm
边墙内侧边缘处剪力
V1=(q+g)·
L0/2=(20.30+8.66)×
5/2=72.39kN
2)由车辆荷载引起的内力
M2=p·
La·
(L/2-0.7)=455.00×
0.20×
(5.30/2-0.7)=177.45kNm
V2=p·
(L0-La/2)/L0+p·
(L0-1.5)/L0
=455.00×
(5.00-0.20/2)/5.00+455.00×
(5.00-1.5)/5.00
=152.88kN
3)作用效应组合
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定:
γ0Md=0.9(1.2M1+1.4M2)
=0.9×
(1.2×
101.68+1.4×
177.45)=333.40kNm
γ0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2)
72.39+1.4×
152.88)=270.81kN
4.持久状况承载能力极限状态计算
截面有效高度h0=d1-c-3/2=35-5-1.500=28.5cm=0.285m
1)砼受压区高度
x=fsd·
As/fcd/b=280×
0.006158/13.8/0.99=0.126m
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:
HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。
x≤ξb·
h0=0.56×
0.285=0.160m
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》(JTGD62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:
P=100·
As/b/h0=2.18,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
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中5.2.2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×
0.126(0.285-0.126/2)
=382.60kNm≥γ0Md=333.40kNm
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》(JTGD62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定:
0.51×
10-3·
fcu,k0.5·
h0=0.51×
10-3×
300.5×
990×
285
=788.15kN≥γ0Vd=270.81kN
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》(JTGD62-2004)中5.2.10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×
α2·
ftd·
h0=1.25×
0.0005×
1×
1.39×
0.285×
1000
=245.12kN<
γ0Vd=270.81kN
斜截面抗剪承载力不满足规范5.2.10要求,需通过配置箍筋提高抗剪承载力
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)中5.2.7关于受弯构件斜截面抗剪承载力计算的规定:
拟用箍筋为HRB335级钢筋,直径为12mm,箍筋间距为15cm
纵向受拉钢筋的配筋百分率
As/b/h0=100×
0.006158/0.99/0.285=2.18
箍筋配筋率
ρsv=Asv/sv/b
其中Asv为同一截面内箍筋总面积sv为箍筋间距
ρsv=0.000226/0.15/0.99=0.001523
混凝土和箍筋共同承担的斜截面抗剪承载力
Vcs=α1·
α3·
0.45×
h0((2+0.6·
P)·
(fcu,k)1/2·
ρsv·
fsv)1/2
=1×
1.1×
0.00045×
((2+0.6×
2.18)×
301/2×
0.001523×
280)1/2
=388.34kN≥γ0Vd=270.81kN
斜截面抗剪承载力满足规范要求
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》(JTGD62-2004)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×
101.68+0.7×
177.45=225.89kNm
作用长期效应组合
Ml=1.0M1+0.4M2
101.68+0.4×
177.45=172.66kNm
受拉钢筋的应力
σss=Ms/0.87/As/h0=225.89/0.87/0.006158/0.285=147.94Mpa
作用长期效应影响系数
C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×
172.66/225.89=1.38
裂缝宽度
Wfk=C1·
C2·
C3·
σss·
(30+d)/Es/(0.28+10·
ρ)
1.38×
1.15×
147.94×
(30+28)/2.00×
105/(0.28+10×
0.0200)
=0.14mm≤0.20mm
裂缝宽度满足规范要求
二.台身及基础计算
基础为整体式,基础襟边C1=0.20m,台身宽C2=0.90m,基础宽C3=3.60m
背墙宽C4=0.60m,搭接宽度C5=0.30m,基础高度为0.30m,铺底厚为0.00m
涵洞净高H0=2.00m,计算高度H1=2.18m,基础顶深H2=3.45m
台身容重为23kN/m3,基础容重为25kN/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300kPa,回填土的内摩擦角为30°
将台身简化为上端铰支、下端固结模型,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
破坏棱体长度l0=(H1+d1/2+0.10+1.00)*tan(45°
-30°
/2)=1.99m
计算长度B=5.50m
=560/5.50/1.99/18=2.84m
土的侧压力系数
=tan2(45°
/2)=0.3333
q1=(0.10+1.00+h+d1/2)·
λ·
18
=(0.10+1.00+2.84+0.18)×
0.3333×
18=24.44kN/m
q2=(0.10+1.00+h+H0+0.00/2+d1)·
=(0.10+1.00+2.84+2.00+0.00+0.35)×
18=37.36kN/m
A端处弯矩
=-18.61kNm
A端处剪力
=44.57kN
最大弯矩位置x0的计算
=5.93kN/m
=1.33m
最大弯矩计算
=9.94kNm
2)竖向力
当x0=1.33m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)
P1
81.08
-0.30
-24.32
P2
12.18
0.15
1.83
P3
4.78
0.72
P4
13.75
0.00
∑P
111.79
∑M=-21.78
3)截面验算
作用效应组合
γ0Md=0.9×
∑M+1.4×
Mmax)=-11.00kNm
γ0Nd=0.9×
1.2×
∑P=120.73kN
γ0Vd=0.9×
1.4×
QA=56.16kN
偏心矩e
e=γ0Md/γ0Nd=-0.091m
(1)偏心受压承载力验算
现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.6、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=0.2601
构件长细比,其中长细比修正系数γβ取1.3,构件计算长度l0取0.7H1=1.53m
=2.1792
=1.9811
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
=0.8945
=1.0041
砌体偏心受压构件承载力影响系数
=0.8977
构件截面面积
A=C2*b=0.8910m2
由《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定,现偏心矩e=-0.091m,小于等于0.6×
C2=0.27m,所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力
=4695.35kN≥γ0Nd=120.73kN
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=0.1337
现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTGD61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力
W·
ftmd=88.21kNm≥γ0Md=-11.00kNm
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》(JTGD61-2005)中条文4.0.13计算直接受剪承载力,其中μf=0.7,Nk=139.03kN
=1245.63kN≥γ0Vd=56.16kN
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
分项系数
1.0
P5
40.99
P6
26.73
P7
12.30
P8
P9汽
0.7
152.88
285.07
∑M=0.00
基础底面面积
A=b·
C3=3.5640m2
=80kPa≤300kPa
基底应力满足要求
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