1、 4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/304.8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：L 0=4.8m； 单侧搁置长度：0.30m； 计算跨径：L=5.1m；盖板板端厚 d1=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 As=0.0
2、22091m2涵顶铺装厚 H1=15cm； 涵顶表处厚 H2=1cm；盖板容重 1=25kN/m3； 涵顶铺装容重 2=25kN/m3； 涵顶铺装容重 3=1kN/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4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/302.外力计算1) 永久作用(1) 涵顶铺装及涵顶表处自重q=( 2H1+ 3H2)b=(250.15+10.01)6.60=24.82kN/m(2) 盖板自重g= 1(d1+d2)b/2/100=25(40+40)6.60/2 /100=66
3、.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La=0.2m车轮重P=280kN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 1.34.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30车轮重压强p=1.3P/La=1.3280/0.20=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M1=(q+g)L2/8=(24.82+66.00)5.12/8=295.27kNm边墙内侧
4、边缘处剪力V1=(q+g)L0/2=(24.82+66.00)4.8/2=217.96kN2) 由车辆荷载引起的内力跨中弯矩M2=pLa(L/2-0.7)=1820.000.20(5.10/2-0.7)=673.40kNm边墙内侧边缘处剪力V2=pLa(L0-La/2)/L0+pLa(L0-1.5)/L0=1820.000.20(4.80-0.20/2)/4.80+1820.000.20(4.80-1.5)/4.80=606.67kN3) 作用效应组合4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30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
5、中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2)=0.9(1.2295.27+1.4673.40)=1167.37kNm边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2)=0.9(1.2217.96+1.4606.67)=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) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=2800.022091/13.8/6.60=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 b的规定:HR
6、B335钢筋的相对界限受压区高度 b=0.56。x bh0=0.560.347=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=100As/b/h0=0.97，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:4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30fcdbx(h0-x/2)
7、=13.810006.600.068(0.347-0.068/2)=1933.19kNm 0Md=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:0.5110-3fcu,k0.5bh0=0.5110-3300.56600346.5=6388.19kN 0Vd=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 1.2
8、5提高系数1.250.510-3 2ftdbh0=1.250.000511.396.6010000.3471000=1986.74kN 0Vd=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Ms=1.0M1+0.7M2=1.0295.27+0.7673.40=766.65kN
9、m作用长期效应组合4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30Ml=1.0M1+0.4M2=1.0295.27+0.4673.40=564.63kNm受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=766.65/0.87/0.022091/0.347=115.12Mpa作用长期效应影响系数C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5564.63/766.65=1.37裂缝宽度Wfk=C1C2C3 ss(30+d)/Es/(0.28+10)=11.371.15115.12(30+25)/2.00105/(0.28+100.0097)=0.13mm0.20mm裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础
10、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/m3，基础容重为 25kN/m3，铺底容重为 18kN/m3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，回填土的内摩擦角为 30将台身简化为上下端铰支
11、模型，取台宽 b=6.60m进行计算4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/302.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+0.15+0.01)*tan(45-30/2)=2.23m4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30计算长度 B=5.50m=560/5.50/2.23/18=2.54m土的侧压力系数=tan2(45-30/2)=0.3333q1=(0.15+0.01+h+d1/2)b18=(0.15+0.01+2.54+0.20)6.600.333318=114.77kN/mq2=(0.15+0.01+h+H0+1.00/2+d1)
12、b18=(0.15+0.01+2.54+2.80+0.50+0.40)6.600.333318=253.37kN/mA端处剪力=362.55kN最大弯矩位置 x0的计算=39.60kN/m=1.64m最大弯矩计算4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30=282.96kNm2) 竖向力当 x0=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)P1 245.20 -0.35 -85.82P2 17.37 0.15 2.61P3 46.20 0.15 6.93P4 273.66 0.00 0.00P 582.43 M=-76
13、.293) 截面验算作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4M max)=274.14kNm4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30 0Nd=0.91.2P=629.03kN 0Vd=0.91.4QA=456.81kN偏心矩 ee= 0Md/ 0Nd=0.436m(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=1.9074iy=0.289C2=0.2890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=3.50
14、m=4.49834.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30=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=0.1932=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=6.6000m2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 0.60.5C2=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=bC22/6=1.10004.8 米净跨径
15、明盖板涵整体计算 2019/3/30=821.71kN 0Nd=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=bC22/6=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Wftmd=1144.00kNm 0Md=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 f=0.7，N k=853.27kN=14220.64kN 0Vd=456.81kN直接受剪承载力满足要求3.基
16、底应力验算4.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30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)P1 1.0 245.20 -0.35 -85.82P2 1.0 17.37 0.15 2.61P3 1.0 46.20 0.15 6.93P5 1.0 627.00 0.00 0.00P6 1.0 270.60 0.00 0.00P7 1.0 181.29 0.68 122.37P8 1.0 285.12 -0.68 -192.46P9 汽 0.7 606.67 -0.35 -212.33P10 1.0 197.92 1.03 202.87P11 1.0 16.63 -1.03 -17.054.8 米净跨径明盖板涵整体计算 2019/3/30P 2312.00 M=-109.18基础底面面积A=bC3=15.8400m2基础底面处弹性抵抗矩W=bC32/6=6.3360基底应力最大值=163kPa 180kPa基底应力满足要求
