62.0米净跨径明盖板涵整体计算.doc

6×2.0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：L0=6.0m； 单侧搁置长度：0.25m； 计算跨径：L=6.25m； 盖板板端厚d1=42cm；盖板板中厚d2=56cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm； 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20mm，共10根，选用钢筋总面积As=0.0031416 m2 盖板容重1=25kN/m3； 涵顶结构、填土容重3=23kN/m3 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2.外力计算1) 永久作用 (1) 涵顶铺装及涵顶填土自重 q=(2·H1+3·H2)·b=9.72kN/m (2) 盖板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(42+56)×0.99/2 /100=10.4kN/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 La=1.6+2·H·tan30°=3.9m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=5+2·H·tan30°=7.3m 车轮重 P=560kN 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)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=P/La/Lb= 19.68kN/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 M1=(q+g)·L2/8=98.23kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)·L0/2=60.35kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·L²·b/8=95.13kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·L0·b/2=58.45kN 3) 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 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =225.9522kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =138.8251kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.4/2=0.38m1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=0.064m 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b的规定: HRB335钢筋的相对界限受压区高度b=0.56。 xb·h0=0.56×0.288=0.213m 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/h0=0.756，不小于45ftd/fsd=0.223,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: fcd·b·x(h0-x/2)= 305.9469kNm0Md=225.95 kN.m 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: 0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=1050.87 kN0Vd=138.83 kN 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 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.99×1000×0.38×1000 =326.82 kN0Vd=138.83 kN 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 Ms=1.0M1+0.7M2 =164.82 kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =136.28 kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=158.69 Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×164.82/136.28=1.41 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.37×1.15×158.69×(30+25)/2.00×105/(0.28+10×0.0120) =0.181mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.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=1.20m，基础宽C3=2.60m 背墙宽C4=0.95m，搭接宽度C5=0.25m，基础高度为0.60m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=2.0m，计算高度H1=2.21m，基础顶深H2=3.06m，基础为2级扩大基础 台身容重为24.5kN/m3，基础容重为24.5kN/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200kPa，回填土的内摩擦角为30° 将台身简化为上下端铰支模型，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+0.09)*tan(45°-30°/2)=1.767m 计算长度B=7.30m =560/7.30/1.767/23=1.888m 土的侧压力系数 =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(H+h+d/2)·b··2 =(0.50+1.888+0.21)×0.99×0.3333×23=19.72 kN/m q2=(H2+h)·b··2 =(3.06+1.888)×0.99×0.3333×23=37.56 kN/m A端处弯矩MA=-H12/120×(7q1+8q2) =-17.85 A端处剪力 =43.01kN 最大弯矩位置x0的计算 =8.071kN/m =1.337m 最大弯矩计算 =9.30kNm2) 竖向力 当x0=1.337m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(kN.m)P1128.7 -0.475-61.13 P226.3 0.153.94 P39.2 0.151.38 P419.29 00P183.44 M=-55.8 3) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9×(1.2×M+1.4×Mmax)= -48.56 kNm 0Nd=0.9×1.2×P=198.1 kN 0Vd=0.9×1.4×QA=54.2 kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.245m0.6s=0.36m,满足要求。 (1) 偏心受压承载力验算 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中条文4.0.6、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=0.346 构件长细比，其中长细比修正系数取1.3，构件计算长度l0取1.0H1=1.547m =1.659 =2.011 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 =0.669 =1 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.669 构件截面面积 A=C2*b=1.188m2 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=0.669m，大于0.6×0.5×C2=0.28m，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 =4667.643kN 0Nd=198.1kN 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=0.238 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·ftmd=156.816 kNm 0Md=48.56kNm 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f=0.7，Nk=222.4kN =1679.343kN 0Vd=54.2kN 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(kN.m)P1'165.38 -0.475-31.06 P2126.3 0.153.94 P319.2 0.151.38 P5158.21 00P6139.4 0.77530.56 P7144.2 1.12549.74 P813.2 -1.125-3.59 P914.55 -1.125-5.12 P10165.49 00.00 P11汽0.744.32 -0.475-21.05 P=360.25 M=24.8 基础底面面积 A=b·C3=2.574m2 基础底面处弹性抵抗矩 W=b·C32/6=1.115m³ 基底应力最大值 =162.20 kPa 300kPa 基底应力满足要求