盖板涵整体计算

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1、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=1.8m； 单侧搁置长度：0.20m； 计算跨径：L=2m； 填土高：H=.6m； 盖板板端厚d1=30cm；盖板板中厚d2=30cm；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16mm 盖板容重1=25kN/m3； 土容重2=18kN/m3 根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中7.0.6关于

2、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) 竖向土压力 q=2Hb=18.60.99=10.692kN/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(30+30)0.99/2 /100=7.43kN/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4.3.4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 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)中4.3

3、.1关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=0.2+2Htan30=0.2+2.60.577=0.89m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=1.9+2Htan30=1.9+2.60.577=2.59m 车轮重 P=280kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=280/0.89/2.59=120.95kN/m23.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=(10.69+7.43)22/8=9.06kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)L0/2=(10.69+7.43)1.8/2=16.31kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=pLa(L-La

4、/2)b/4=120.950.89(2.00-0.89/2)0.99/4=41.52kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=pLab(L0-La/2)/L0)=120.950.890.99(1.80-0.89/2)/1.80=80.40kN3) 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) =0.9(1.29.06+1.441.52)=62.10kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.216.31+1.480.40)=118.91kN4.持久状况承

5、载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-1.75/2=30-3-0.875=26.1cm=0.261m1) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=2800.002815/13.8/0.99=0.058m 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。 xbh0=0.560.261=0.146m 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=

6、100As/b/h0=1.09，不小于45ftd/fsd=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: fcdbx(h0-x/2)=13.810000.990.058(0.261-0.058/2) =183.20kNm0Md=62.10kNm 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: 0.5110-3fcu,k0.5

7、bh0=0.5110-3300.5990261.25 =722.47kN0Vd=118.91kN 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 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.390.9910000.2611000 =224.69kN0Vd=118.91kN 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

8、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 =1.09.06+0.741.52=38.13kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.09.06+0.441.52=25.67kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=38.13/0.87/0.002815/0.261=59.58Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.525.67/38.13=1.34 裂

9、缝宽度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.341.1559.58(30+16)/2.00105/(0.28+100.0109) =0.05mm0.20mm 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=0.30m，台身宽C2=0.45m，基础宽C3=1.05m 背墙宽C4=0.25m，搭接宽度C5=0.20m，基础高度为0.40m，铺底厚为0.00m 涵洞净高H0=1.40m，计算高度H1=1.55m，基础顶深H2=2.30m 台身容重为23kN/m3，基础容重为23kN/m3，铺底容重为23kN/m3 台身轴心抗压强度f

10、cd=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150kPa，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+H)*tan(45-30/2)=1.33m 计算长度B=6.19m =280/6.19/1.33/18=1.89m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)b18 =(.6+1.89+0.15)0.990.333318=15.69kN/m q2=(H+h+

11、H0+0.00/2+d1)b18 =(.6+1.89+1.40+0.00+0.30)0.990.333318=24.90kN/m A端处剪力 =16.92kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =0.75m 最大弯矩计算 =6.10kNm2) 竖向力 当x0=0.75m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)待添加的隐藏文字内容2弯矩(kNm)P119.93-0.13-2.49P22.670.100.27P31.710.100.17P46.700.000.00P31.01M=-2.053) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mm

12、ax)=5.47kNm 0Nd=0.91.2P=33.49kN 0Vd=0.91.4QA=21.32kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.163m (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=0.289b=0.2861 iy=0.289C2=0.1301 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=1.55m =4.4269 =2.0122 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 =0.3443 =1.0

13、040 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.3448 构件截面面积 A=C2*b=0.4455m2 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=0.163m，大于0.60.5C2=0.13m，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=bC22/6=0.0334 =86.00kN 0Nd=33.49kN 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=bC22/6=0.0334 现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61

14、-2005)中条文4.0.12计算正截面受弯承载力 Wftmd=22.05kNm 0Md=5.47kNm 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=38.65kN =607.39kN 0Vd=21.32kN 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)P11.019.93-0.13-2.49P21.02.670.100.27P31.01.710.100.17P51.014.350.000.00P61.09.560.000.00P71.012.300.384.61P81.00.00-0.380.00P9汽0.780.40-0.13-10.05P116.79M=-4.48 基础底面面积 A=bC3=1.0395m2 基础底面处弹性抵抗矩 W=bC32/6=0.1819 基底应力最大值 =137kPa 150kPa 基底应力满足要求