盖板涵结构设计计算

4.8米净跨径明盖板涵整体计算一.盖板计算1. 设计资料汽车荷载等级：公路-I级；环境类别：I类环境；净跨径：Lo=4.8m； 单侧搁置长度：0.30m；计算跨径：L=5.1m；盖板板端厚di=40cm盖板板中厚d2=40cm盖板宽b=6.60m；保护层厚度c=4cm混凝土强度等级为 C30;轴心抗压强度fcd=13.8Mpa；轴心抗拉强度ftd=1.39Mpa； 主拉钢筋等级为HRB335抗拉强度设计值fsd=280Mpa主筋直径为25mm外径为27mm共45根，选用钢筋总面积 A=0.022091mf涵顶铺装厚Hi=15cm 涵顶表处厚Hj=1cm盖板容重丫 1=25kN/m ； 涵顶铺装容重丫 2=25kN/m ； 涵顶铺装容重丫 3=1kN/ni根据公路圬工桥涵设计规(JTG D61-2005)中7.0.6关于涵洞结构的计算假定：盖 板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力2. 外力计算1) 永久作用(1) 涵顶铺装及涵顶表处自重q=( 丫 2 H+丫 3 H) b=(25 X 0.15+1 X 0.01) X 6.60=24.82kN/m(2) 盖板自重g= 丫 1 (d1+ck) b/2/100=25 X (40+40) X 6.60/2 /100=66.00kN/m2) 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(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定: 车辆荷载顺板跨长La=0.2m4.8米净跨径明盖板涵整体计算6/12/2020车轮重P=280kN根据公路桥涵设计通用规(JTG D60-2004)中432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 X 280/0.20=1820.00kN/m3. 力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的力跨中弯矩M 1=(q+g) L2/8=(24.82+66.00) X 5.1 2/8=295.27kNm边墙侧边缘处剪力V 1=(q+g) Lq/2=(24.82+66.00) X 4.8/2=217.96kN2) 由车辆荷载引起的力跨中弯矩M2=p La (L/2-0.7)=1820.00 X 0.20 X (5.10/2-0.7)=673.40kNm边墙侧边缘处剪力V2=p La (Lo-La/2)/L q+p La (L 0-1.5)/L 0=1820.00 X 0.20 X (4.80-0.20/2)/4.80+1820.00 X 0.20 X (4.80-1.5)/4.80 =606.67kN3) 作用效应组合根据公路桥涵设计通用规JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定:跨中弯矩丫 qM=0.9(1.2M 1+1.4M0=0.9X (1.2 X 295.27+1.4 X 673.40)=1167.37kNm边墙侧边缘处剪力丫 oVd=O.9(1.2V 1+1.4V2)=0.9X (1.2 X 217.96+1.4 X 606.67)=999.80kN4. 持久状况承载能力极限状态计算截面有效高度 h 0=d1-c-2.7/2=40-4-1.350=34.7cm=0.347m1) 砼受压区咼度4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 6/12/2020x=f sd A/f cd/b=280 X 0.022091/13.8/6.60=0.068m根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规(JTG D62-2004) 中 5.2.1 关于相对界限受压区高度E b的规定：HRB335钢筋的相对界限受压区高度E b=0.56。x E b ho=0.56 X 0.347=0.194m砼受压区高度满足规要求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(JTG D62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定 ：P=100 A/b/h 0=0.97，不小于 45ftd/f sd=0.22,同时不小于 0.2主筋配筋率满足规要求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JTG D62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定 ：f cd b x(ho-x/2)=13.8 X 1000X 6.60 X 0.068(0.347-0.068/2)=1933.19kNm丫 oM=1167.37kNm正截面抗弯承载力满足规要求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JTG D62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定 ：0.51 X 10-3 f cu,k0.5 b hc=0.51 X 10-3 X 300.5 X 6600X 346.5=6388.19kN丫 Vd=999.80kN抗剪截面满足规要求。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 (JTG D62-2004) 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-31.25 X 0.5 X 10- a 2 ftd b hc=1.25 X 0.0005 X 1 X 1.39 X 6.60 X 1000 X 0.347 X 1000=1986.74kN丫 oVd=999.80kN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 (JTG D62-2004) 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JTG D62-2004)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M s=1.0M1+0.7M2=1.0 X 295.27+0.7 X 673.40=766.65kNm作用长期效应组合M l=1.0M1+0.4M2=1.0 X 295.27+0.4 X673.40=564.63kNm受拉钢筋的应力(T ss=M!/0.87/A s/h o=766.65/0.87/0.022091/0.347=115.12Mpa4.8米净跨径明盖板涵整体计算6/12/2020作用长期效应影响系数C 2=1+0.5M/Ms=1+0.5 X 564.63/766.65=1.37裂缝宽度W fk=G C2 G ss (30+d)/E s/(0.28+10 p )5=1 X 1.37 X 1.15 X 115.12 X (30+25)/2.00 X 10/(0.28+10 X 0.0097) =0.13mm 0.20mm裂缝宽度满足规要求二.台身及基础计算1.设计资料基础为分离式，基础襟边 C1=0.35m台身宽C2=1.00m 基础宽C3=2.40m 背墙宽C4=0.70m搭接宽度C5=0.30m基础高度为0.40m,铺底厚为1.00m 涵洞净高H0=2.80m计算高度H1=3.50m基础顶深H2=4.36m基础为2级扩大基础 台身容重为25kN/ ,基础容重为25kN/mi ,铺底容重为18kN/mi台身轴心抗压强度fcd=11.73Mpa,台身弯曲抗拉强度ftmd=1.04Mpa,台身直接抗剪强度fvd=2.09Mpa地基承载力容许值为180kPa ,回填土的摩擦角为302.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+O.15+O.O1)*tan(45 -30 /2)=2.23m计算长度B=5.50m=560/5.50/2.23/18=2.54m土的侧压力系数 几二tan弋4于-)2=tan 2(45 -30 /2)=0.3333q i=(0.15+0.01+h+d i/2) b 入 18 =(0.15+0.01+2.54+0.20) X 6.60 X 0.3333 X 18=114.77kN/mq 2=(0.15+0.01+h+H0+1.00/2+d 1) b 入 18 =(0.15+0.01+2.54+2.80+0.50+0.40) X 6.60 X 0.3333 X 18=253.37kN/mA端处剪力小6=362.55kN最大弯矩位置X0的计算=39.60kN/m”?=1.64m最大弯矩计算M曲=Qa咼- 0 + 2=282.96kNm2)竖向力当xo=1.64m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)P1245.20-0.35-85.82P217.370.152.61P346.200.156.93P4273.660.000.00E P582.43E M=-76.293) 截面验算作用效应组合丫 oMd=O.9 X (1.2 XEM+1.4X ML)=274.14kNmY oNd=O.9 X 1.2 XE P=629.03kN丫 oVd=O.9 X 1.4 X Q=456.81kN偏心矩ee= 丫 0Md/ 丫 0N=0.436m(1)偏心受压承载力验算现根据公路圬工桥涵设计规(JTG D61-2005)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的截面回旋半径i x=0.289 x b=1.9074i y=0.289 x C2=0.2890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10取1.0H仁3.50m=4.4983=0.6816x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0.0021 + （丄1+昭（瑕-?）1+L迢丄円人=0.1932=兀J1+&V 1+堀侃-现1+1羽工円=1.0032砌体偏心受压构件承载力影响系数