涵洞力学计算书很全面文档格式.docx
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2.外力计算
1)永久作用
(1)竖向土压力
q=yHb=21X686X).99=14.26194kN/m
(2)盖板自重
g=y(d1+d2)b/2/100=25>
(30+30)>
0.99/2/100=7.43kN/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4.3.4的规定:
计算涵洞顶上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30°
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
第1页共9页
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)中431关于车辆荷载的规定:
车辆荷载顺板跨长
La=0.2+2Htan30=0.2+2X686>
0.577=0.99m
车辆荷载垂直板跨长
Lb=1.9+2Htan30=1.9+2X686X0.577=2.69m
车轮重
P=280kN
车轮重压强L
2
p=P/La/Lb=280/0.99/2.69=104.83kN/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=(14.26+7.43)X2.32/8=14.34kNm
边墙内侧边缘处剪力
V1=(q+g)Lq/2=(14.26+7.43)X2/2=21.69kN
2)由车辆荷载引起的内力
「31
P
E1t1
M2=pLa(L-La/2)b/4=104.83X).99X;
2.30-0.99/2)X0.99/4=46.44kNm
V2=pLab(Lo-La/2)/L0)=104.83X0.99X0.99X:
2.00-0.99/2)/2.00=77.43kN
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:
7)M=0.9(1.2M1+1.4M2)
=0.9X1.2X14.34+1.4X46.44)=74.00kNm
YVd=0.9(1.2V1+1.4V2)
=0.9X1.2X21.69+1.4X77.43)=120.98kN
4.持久状况承载能力极限状态计算
截面有效高度ho=di-c-2.2/2=3O-4-1.1OO=24.9cm=O.249m
1)砼受压区咼度
x=fsdA/fcd/b=330>
0.003456/11.73/0.99=0.098m
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Eb的规定:
HRB400钢筋的相对界限受压区高度Eb=0.53。
x<
Ebh°
=0.53X).249=0.132m
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=100A/b/h0=1.40,不小于45ftd/fsd=0.14,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:
fcdbx(h0-x/2)=11.73XI000>
0.99X).098(0.249-0.098/2)
=227.99kNm》丫°
M=74.00kNm
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:
0.51X10-3fcu,k0.5bh0=0.51X10-3X300.5>
990>
249
=688.60kN》丫0Vd=120.98kN
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
1.25X0.5X0-3•2(atdbh0=1.25X0.0005XX.04X0.99X000X0.249X000
=160.23kN》丫0Vd=120.98kN
可不进行斜截面抗剪承载力的验算,只需按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004)中9.3.13构造要求配置箍筋
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=1.0Mi+0.7M2
=1.0X14.34+0.7X46.44=46.85kNm
作用长期效应组合
Mi=1.0Mi+0.4M2
=1.0X14.34+0.4X46.44=32.92kNm
受拉钢筋的应力
ds=M/0.87/As/h0=46.85/0.87/0.003456/0.249=62.57Mpa
作用长期效应影响系数
C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5X32.92/46.85=1.35
裂缝宽度
Wfk=C1C2C3•sb(30+d)/Es/(0.28+10-)p
5
=1X.35X1.15X62.57X;
30+20)/2.00X0/(0.28+10X0.0140)
=0.06mm<
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=0.30m台身宽C2=0.80m基础宽C3=2.10m背墙宽C4=0.45m搭接宽度C5=0.35m基础高度为0.40m,铺底厚为0.30m涵洞净高H0=1.80m计算高度H仁2.10m基础顶深H2=3.09m
台身容重为23kN/^,基础容重为23kN/mi,铺底容重为23kN/mi
台身轴心抗压强度fcd=9.78Mpa,台身弯曲抗拉强度ftmd=0.92Mpa,台身直接抗剪强度fvd=1.85Mpa
地基承载力容许值为250kPa,回填土的内摩擦角为35°
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
运;
丛
2.台身验算
1)水平力
车辆荷载等代土层厚
破坏棱体长度lo=(H1+d/2+H)*tan(45°
-35°
/2)=1.53m计算长度B=6.29m
=560/6.29/1.53/21=2.77m
土的侧压力系数
A=tan^(45°
-
=tan2(45°
-3572)=0.2710
q1=(H+h+di/2)b•21-
=(.686+2.77+0.15)X).99>
0.2710>
2仁20.33kN/m
q2=(H+h+H0+0.30/2+d1)b•21-
=(.686+2.77+1.80+0.15+0.30)X).99>
).2710>
2仁32.16kN/m
A端处弯矩
=-14.69kNm
A端处剪力
Ma(9如+1騒)码
C?
也2640
=36.62kN
最大弯矩位置X0的计算
=5.63kN/m
"
P
=1.28m
最大弯矩计算
胚MK="
上+QAXg-号卅+8爲"
君
=7.81kNm
2)竖向力
当xo=1.28m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
29.28
-0.23
-6.59
P2
6.42
0.18
1.12
P3
3.07
0.54
P4
12.15
0.00
EP
50.92
EM=-4.93
3)截面验算作用效应组合
TMd=0.9X(1.2XEM+1.4XMk)=4.52kNm
TNd=0.9X1.2XEP=55.00kN
yV=0.9X1.4XQ=46.15kN
偏心矩e
e=yM/y)M=0.082m
(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>
43=0.2861
iy=0.289>
02=0.2312
构件长细比,其中长细比修正系数丫B取1.3,构件计算长度I。
取0.7H仁1.47m
=2.3616
=1.9084
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
1十(空y却%偲-3)[1+打久务勺
=0.8907
1+(鱼尸1+^(A-3)[1+133C^)3]
=1.0042
砌体偏心受压构件承载力影响系数
=0.8941
构件截面面积
A=C2*b=0.7920m
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=0.082m,小于等于0.6X0.5xC2=0.24m,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
=6925.17kN》丫oN=55.00kN
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=bC^/6=0.1056
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
Wftmd=97.15kNm》丫oM=4.52kNm
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,其中卩f=0.7,N=77.02kN
44?
+盲吗%
=1503.71kN》丫oVd=46.15kN
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
0.00n
P5
38.25
P6
19.13
P7
19.27
P8
6.83
P9汽
0.7
77.43
刀P
176.45
刀M=0.00
基础底面面积
A=bC3=2.0790m
=85kPa<
250kPa
基底应力满足要求
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