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 J=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范(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g顾谢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范(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定: 车辆荷载顺板跨长L a=0.2m车轮重P=280kN根据公路桥涵设计通用规范(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. 内力计算及荷载组合1) 由永久作用引起的内力跨中弯矩M i=(q+g) L2/8=(24.82+66.00) X 5.1 2/8=295.27kNm边墙内侧边缘处剪力V i=(q+g) Lo/2=(24.82+66.00) X 4.8/2=217.96kN2) 由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M2=p La (L/2-0.7)=1820.00 X 0.20 X (5.10/2-0.7)=673.40kNm边墙内侧边缘处剪力V2=p La (L0-La/2)/L 0+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范JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定:跨中弯矩丫 oM=0.9(1.2M 1+1.4M0=0.9X (1.2 X 295.27+1.4 X 673.40)=1167.37kNm边墙内侧边缘处剪力丫 oVd=0.9(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 o=d1-c-2.7/2=40-4-1.350=34.7cm=0.347m1) 砼受压区高度x=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范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 (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 As/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 M=1167.37kNm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JTG D62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定 ：0.51X 10-3 fcu,k0.5 b h=0.51 X 10-3 X 300.5 X 6600X 346.5=6388.19kN丫 oVd=999.80kN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 (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1.25 X 0.5 X 10-3 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 设计规范 (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范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/O.87/O.O22O91/O.347=115.12Mpa作用长期效应影响系数C 2=1+O.5M/Ms=1+O.5 X 564.63/766.65=1.37裂缝宽度W fk=C C2 G ss (3O+d)/E s/(O.28+1O p )=1X 1.37 X 1.15 X 115.12 X (30+25)/2.00 X 105/(0.28+10 X 0.0097)=0.13mmr1A*i11 01yC49 弯曲平面内的截面回旋半径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0.002经=f1十(工尸 H(A-35l+133(-a=0.19321十丄尸 l+aA(A-3)l+1.33(-)aJ,.匕=1.0032砌体偏心受压构件承载力影响系数=0.1933构件截面面积A=C2*b=6.6000m 2由公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.9中关于偏心矩e的规定, 现偏心矩e=0.436m,大于0.6 X 0.5 x C2=0.30m所以现根据公路圬工桥涵设计规范 (JTG D61-2005)中条文4.0.10验算偏心受压承载力构件受拉边缘的弹性抵抗矩W=b C力6=1.1000=821.71kN 丫 N=629.03kN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 C力6=1.1000现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承 载力W f tmd=1144.00kNm丫 oM=274.14kNm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(JTG D61-2005)中条文4.0.13计算直接受剪承载 力，其中卩 f=0.7, M=853.27kN+乔吗兀=14220.64kN丫 oV=456.81kN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名称分项系数竖向力(kN)偏心矩e(m)弯矩(kNm)P11.0245.20-0.35-85.82 厂P21.017.370.152.61P31.046.200.156.93P51.0627.000.000.00P61.0270.600.000.00P71.0181.290.68122.37P81.0285.12-0.68-192.46P9汽0.7606.67-0.35-212.33P101.0197.921.03202.87P111.016.63-1.03-17.05刀P2312.00刀 M=-109.18基础底面面积2A=b C3=15.8400m基础底面处弹性抵抗矩W=b C/6=6.3360基底应力最大值A W=163kPa180kPa基底应力满足要求