新规范箱涵结构设计.docx
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新规范箱涵结构设计
新规范箱涵结构设计(2021年7月).
1、孔径及净空商定:
净跨径L0=3.0m1、轴向力以杆件受压为正。
净高
h0=2.5m
2、弯矩以使箱涵内框一侧受拉为正。
2、设计平安等级三级
3、截面剪力:
使计算截面逆时针转动为正。
结构重要性系数r0=
0.9
前提条件:
1支座在杆件下方;
3、汽车荷载2x为计算截面距左端支座之距离。
荷载等级大路—
Ⅰ级
4、支座反力以受压为正。
4、填土状况
5、以梁为隔离体,固端梁简化为简支梁时,
涵顶填土高度H=0.8m图中所加的杆端力(轴力、弯矩及支反力均为正值,土的内摩擦角Φ=30°若计算得到的值为负值,则表示实际方向与图中所示填土容重γ1=18kN/m3
的方向相反。
地基容许承载力[σ0]=
200
kPa
6、本表格默认箱涵内水深为满水,也可以修改表格,5、建筑材料先不考虑水压力得到涵洞基底应力σmax,一般钢筋种类HRB335最终要求的基底应力为:
σmax+h水*10KPa。
主钢筋直径12mm钢筋弹性模量Es=200000MPa钢筋抗拉强度设计值fsd=
280MPa
7、本表格未考虑砼收缩、温度变化的影响。
涵身混凝土强度等级C208、本表格已考虑涵洞设计细则中竖向土压力系数的影响。
涵身混凝土抗压强度设计值fcd=9.2MPa9、本表格已考虑偏心受压构件裂缝宽度验算。
涵身混凝土抗拉强度设计值ftd=1.06MPa钢筋混凝土重力密度γ2=
25.0kN/m3基础混凝土强度等级C15混凝土重力密度γ3=
24.0
kN/m3(一截面尺寸拟定(见图L-01顶板、底板厚度δ=0.3mC1=0.3m侧墙厚度t=0.28mC2=
0.5m横梁计算跨径LP=L0+t=3.28mL=L0+2t=3.56m侧墙计算高度hP=
h0+δ=2.8mh=h0+2δ=
3.1m基础襟边c=0.2m基础高度d=0.4m基础宽度
B=3.96m
[JTG/TD65-04--2007表9.2.2]h/D=0.22竖向土压力系数Ks=
1.09
图L-01
(二荷载计算1、恒载恒载竖向压力p恒=Ksγ1H+γ2δ=
23.19
kN/m2
恒载水平压力
钢筋混凝土箱涵结构设计
一、设计资料
二、设计计算
顶板处eP1=γ1Htan2(45°-φ/2=4.80kN/m2底板处eP2=γ1(H+htan2(45°-φ/2=
23.40
kN/m2
2、活载
汽车后轮着地宽度0.6m,由《大路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004第
4.3.4条规定,按30°角向下分布。
汽车后轮横向分布宽(此处计算横向最多只考虑两辆汽车-共4个车轮荷载叠加的状况一个后轮单边荷载>1.3/2m
横向分布宽度(m17.5
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.10条
ξ1=0.2+2.7e0/h0=21.081>1.0,取ξ1=1.00
ξ2=1.15-0.01l0/h=1.041>1.0,取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0
η=1.011
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=2.143m
r0Nde=fcdbx(h0-x/2
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=137.8kN>r0Vd=8.8kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2结点
l0=3.28m,h=δ+C1=0.60m,a=0.04m,h0=0.56m,b=1.00m,Md=64.84kN2m,Nd=35.66kN,Vd=156.73kN
计算L0=3.28m,e0=Md/Nd=1.818m
i=h/121/2=0.173m
长细比L0/i=18.94>17.5
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.10条
ξ1=0.2+2.7e0/h0=8.967>1.0,取ξ1=1.00
ξ2=1.15-0.01l0/h=1.095>1.0,取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0
η=1.007
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=2.090m
r0Nde=fcdbx(h0-x/2
67.08=9200x(0.56-x/2
解得x=0.013m≤ξbh0=0.5630.56=0.314m
故为大偏心受压构件。
依D62-2004规范公式5.3.5-1若为小偏心受压构件,则需要调整钢筋As的计算公式
As=(fcdbx-r0Nd/fsd=0.0003183m2=318.3mm2
μ=100As/(bh0=0.06%r0Vd=141.1kN
故抗剪截面符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62—2004第5.2.9条的要求。
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=296.8kN>r0Vd=141.1kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
★2、底板(A-D
钢筋按左、右对称,用最不利荷载计算。
(1跨中
l0=3.28m,h=0.30m,a=0.04m,h0=0.26m,b=1.00m,Md=70.82kN2m,Nd=77.26kN,Vd=27.13kNl0/h=10.9317.5
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.10条
ξ1=0.2+2.7e0/h0=9.718>1.0,取ξ1=1.00
ξ2=1.15-0.01l0/h=1.041>1.0,取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0
η=1.024
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=1.049m
r0Nde=fcdbx(h0-x/2
72.93=9200x(0.26-x/2
解得x=0.033m≤ξbh0=0.5630.26=0.146m
故为大偏心受压构件。
依D62-2004规范公式5.3.5-1若为小偏心受压构件,则需要调整钢筋As的计算公式
As=(fcdbx-r0Nd/fsd=0.0008202m2=820.2mm2
μ=100As/(bh0=0.32%>0.2%
符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第9.1.12条的要求。
选用φ12@
130mm,实际As=870.0mm2
0.51310-3fcu,k1/2bh0=593.0kN>r0Vd=24.4kN
故抗剪截面符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62—2004第5.2.9条的要求。
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=137.8kN>r0Vd=24.4kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2结点
l0=3.28m,h=δ+C1=0.60m,a=0.04m,h0=0.56m,b=1.00m,Md=73.99kN2m,Nd=77.26kN,Vd=137.16kN
计算L0=3.28m,e0=Md/Nd=0.958m
i=h/121/2=0.173m
长细比L0/i=18.94>17.5
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.10条
ξ1=0.2+2.7e0/h0=4.817>1.0,取ξ1=1.00
ξ2=1.15-0.01l0/h=1.095>1.0,取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0
η=1.012
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=1.230m
r0Nde=fcdbx(h0-x/2
85.50=9200x(0.56-x/2
解得x=0.017m≤ξbh0=0.5630.56=0.314m
故为大偏心受压构件。
依D62-2004规范公式5.3.5-1若为小偏心受压构件,则需要调整钢筋As的计算公式
As=(fcdbx-r0Nd/fsd=0.0003053m2
=305.3mm2
μ=100As/(bh0=
0.05%
r0Vd=
123.4kN
故抗剪截面符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62—2004第5.2.9条的要求。
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=296.8kN
>
r0Vd=
123.4kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
★3、左、右侧板(B-A,C-D(1板中
l0=2.80m,
h=0.28m,a=0.04m,h0=0.24m,
b=1.00m,Md=
25.76kN
2m,
Nd=156.73kN,Vd=17.14kN
l0/h=10.00
17.5由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.10条
ξ1=0.2+2.7e0/h0=
2.049>1.0,取ξ1=1.00ξ2=1.15-0.01l0/h=
1.050
>1.0,
取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0η=
1.104由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=
0.281
m
r0Nde=fcdbx(h0-x/239.71=
9200x(0.24-x/2解得
x=
0.019m
≤
ξbh0=0.5630.24=
0.134m
故为大偏心受压构件。
依D62-2004规范公式5.3.5-1若为小偏心受压构件,则需要调整钢筋As的计算公式As=(fcdbx-r0Nd/fsd=0.0001111m2
=111.1mm2
μ=100As/(bh0=
0.05%
r0Vd=
15.4kN
故抗剪截面符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62—2004第5.2.9条的要求。
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=127.2kN
>
r0Vd=
15.4kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2结点
l0=2.80m,
h=t+C2=0.78m,
a=0.04m,
h0=0.74m,
b=1.00m,
Md=
73.99kN
2m,
Nd=137.16kN,Vd=77.26kN计算L0=2.80m,e0=Md/Nd=0.539mi
=h/121/2=
0.225m长细比
L0/i=
12.441.0,取ξ1=1.00ξ2=1.15-0.01l0/h=
1.114
>1.0,
取ξ2=1.00
η=1+(l0/h2ξ1ξ2h0/1400e0
选用φ12@
选用φ12@
η=
1.000由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.3.5条
e=ηe0+h/2-a=
0.889
m
r0Nde=fcdbx(h0-x/2109.79=
9200x(0.74-x/2解得
x=
0.016m
≤
ξbh0=0.5630.74=
0.414m
故为大偏心受压构件。
依D62-2004规范公式5.3.5-1若为小偏心受压构件,则需要调整钢筋As的计算公式As=(fcdbx-r0Nd/fsd=9.492E-05m2
=94.9mm2
μ=100As/(bh0=
0.01%
r0Vd=
69.5kN
故抗剪截面符合《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG
D62—2004第5.2.9条的要求。
由《大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004第5.2.10条
0.50310-3α2ftdbh0=392.2kN
>
r0Vd=
69.5kN
故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD62—2004第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(五配筋图见设计图纸。
(六基底应力验算
1、荷载计算(取单位涵长计算(1恒载箱重力P箱=2γ2(δL+th0+C1C2=
95.9kN基础重力P基=γ3Bd=38.0kN填土重力P土=Ksγ1H*L=
55.9kN水重力P水=γ
水(L0h0-2C1C2=
72.0kN[按箱涵内腔满水计算]
(2车辆荷载(由图L-07
竖直力P车=q车L=157.1kN水平力E车=e车(h+d=51.5kN弯矩M车=E车(h+d/2=
90.1
kN2m
2、基底应力
N=P箱+P基+P土+P水+P车=
418.9kNM=M车=
90.1
kN2m
由《大路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85第3.2.2-2式
σ=N/A±M/W=N/B±6M/B2
140.271.3
基底应力满意设计要求。
(七裂缝验算1配筋率ρ=As/(bh0取值2钢筋应力σss(MPa
轴力短期效应组合Ns(kNηs=1+l*h0(l0/h2
/(4000e0e0=Ms/Ns
选用φ12@
200kPa
=kPa
<[σ0]=
参数z
σss=Ns(es-z/Asz(MPa
3其他参数
c1
c2
c3
4最大裂缝宽度Wtk(mm
钢筋直径
Wfk=C1*C2*C3*σss/Es*(30+d/(0.28+10*ρ
最大裂缝宽度限值(mm
裂缝宽度验算是否满意?
裂缝宽度为0.2时,对应的As*(0.28+10ρ满意裂缝要求所需钢筋面积(mm2:
每m满意抗裂要求所需钢筋根数
满意抗裂要求的钢筋间距(mm
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- 规范 结构设计