箱涵结构计算书.doc

1、箱涵结构计算书- 1 -1685.0tC2HL0th1dpPepep2中-一、设计资料（一）概况：*道路工程经过水库溢洪道处设置箱涵，箱涵净跨 L0=8.0米，净高 h0=10.5 米，路基红线范围内长 49 米，箱涵顶最大填土厚度 H=3.6 米，填土的内摩擦角 为 24，土体密度 120.2KN/m 3，设箱涵采用 C25 混凝土（f cd=11.5MPa）和 HRB335 钢筋(f sd=280MPa)。桥涵设计荷载为城-A 级，用车辆荷载加载验算。结构安全等级二级，结构重要性系数 01.0。地基为泥质粉砂岩， 0380kPa，本计算书主要内容为结构设计与地基应力验算。（二）依据及规范1

2、、 城市桥梁设计荷载标准 （CJJ77-98）2、 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）3、 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）4、 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTGD63-2007）二、设计计算（一）截面尺寸拟定（见图 1-1）箱涵过流断面尺寸由水利部门提供，拟定顶板、底板厚度 100cm（C 1=50cm）侧墙厚度 t100cm （C 2=50cm）故 L P=L0+t=8+1=9mhp=h0+=10.5+1=11.5m(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力P 1H+ 220.23.6+25197.72kN/m 2恒载水平压力顶板处： e

3、p1 1Htan2(45o-/2)20.23.6tan 2（45 o-24o/2）30.67 kN/m 2底板处：e p2 1（Hh）tan 2(45o-/2)20.2（3.6+12.5）tan2（45 o-24o/2）137.15kN/m 22、活载城-A 级车辆荷载轴重按城市桥梁设计荷载标准4.1.3 条确定，参照公路桥涵设计通用规范第 4.3.4 条 2 款，计算涵洞顶车辆荷载引起的竖向土压力,车轮扩散角 30o。1) 先考虑按六车道（7 辆车）分布，横向折减系数 0.55一个汽车后轮横向分布宽1.3m/20.60/2+3.6 tan30o2.38m1.8m/2箱涵结构计算书- 2 -P

4、143BADC中-MaaN故，两列车相邻车轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度 a=(0.60/2+3.6 tan30o) 2+2226.76m同理，纵向分布宽度 0.25/2+3.6 tan30o=2.2m1.2m/2故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下计算 b=(0.25/2+3.6 tan30o) 2+1.2=5.6m车辆荷载垂直压力 q 车 =(14027)/(26.765.6) 0.55=7.20 kN/m22) 考虑按两车道（2 辆车）分布，横向折减系数 1.0一个汽车后轮横向分布宽 1.3m/20.60/2+3.6 tan30o2.38m 1.8m/2故，两列车相邻车

5、轴有荷载重叠，按如下计算横向分布宽度 a=(0.60/2+3.6 tan30o) 2+4.99.66m同理，纵向分布宽度 0.25/2+1.6 tan30o=1.05m1.2m/2故，同列车相邻车轴有荷载重叠，纵向分布宽度按如下计算 b=(0.25/2+3.6 tan30o) 2+1.2=5.61m车辆荷载垂直压力 q 车 =(14022)/(9.665.61) 1.0=10.33 kN/m2根据上述计算，车辆荷载垂直压力取大值按两车道布置计算取值 10.33 kN/m2。故，车辆水平压力 e 车 10.33tan 2（45 o-24o/2）4.36 kN/m 2(三)内力计算1、构件刚度比(

6、单位长度) K= 1.2821ILph30.1.952、节点弯矩和构件轴力计算（1）a 种荷载作用下（图 1-2）涵洞四角节点弯矩：MaAM aBM acM aD- 12)(PLKNa1=Na2=0, Na3=Na4= )(P恒载（P97.72 kN/m 2）MaA =-289.30kNm10.9728.1箱涵结构计算书- 3 -P1243BADC中-MbbbNP1243BADC中-MccccNNa3= =439.74 kN20.97车辆荷载（Pq 车 = 10.33kN/m2）MaA =-30.60kNm1.38.1Na3= =46.49kN209（2）b 种荷载作用下（图 1-3）MbAM

7、 bBM bcM bD- 12)(hKNb1=Nb2= , Nb3=Nb4=02)(Ph恒载（Pe p130.67kN/m 2）MbA =-189.76kNm15.67.308.1Nb1= =176.35kN2.（3）c 种荷载作用下（图 1-4）McAM cD 60)(3)(182phPKMcBM cC )()(722pNC1= PcBAph6NC2= PcBAp3NC3= NC4=0恒载（Pe p2-ep1106.48kN/m 2）McAM cD -364.5kNm605.148.)3.1()28.(2McBM cC -294.30kNm).().(72NC1= 198kN5.129436

8、48106箱涵结构计算书- 4 -1243BADC中-5MddNdPNC2= 414.3kN5.1329463.48.106（4）d 种荷载作用下（图 1-5）MdA- 0)4(62KK42hMdB- 513)(322MdC- )4(62KK42PhMdD- 510)3(22PNd1= , Nd2=Php- , Nd3= Nd4=-PdCDhPdCDhMPdCBLM车辆荷载（Pe 车 4.36 kN/m 2） 0.0936)34(62K)38.14.(6 0.611651058.12 0.3884MdA-（ ） -101.89kNm6.093. 45.136.2MdB-（ ） 42.59kNm

9、82MdC-（ ） -69.64kNm34.096.5.16.2MdD-（ ） 74.84kNm12Nd1= =12.56kN5.64987Nd2=4.3711.5-12.56=37.69kNNd3= Nd4=- -12.47kN.2箱涵结构计算书- 5 -289.31764=0.-51943.7=.62-5中-中M(kN)ABCD中(k)中.-5.-BCPN11MxL34V中-6（5）节点弯矩和轴力计算汇总表如表 1-1(6)荷载效应组合，按公路桥涵设计通用规范第 4.1.6 条进行承载能力极限状态效应组合 0Sud 0（1.2S GK+1.4SQK）( 01.0)MA1.2(-843.56

10、)+1.4（-132.56）-1197.86kNmMB1.2(-773.36)+1.4（11.92）-911.34kNmMC1.2(-773.36)+1.4（-100.31）-1068.47kNmMD1.2(-843.56)+1.4（44.17）-950.43kNmN11.2(374.35)+1.4（12.56）466.8kNN21.2(590.65)+1.4（37.69）761.55kNN3 N 41.2(439.74)+1.4（34.5）575.98kN3、构件跨中截面内力计算（1）顶板（图 1-6）x= LP/24.5mP=1.297.72+1.410.33131.73kN/mNx N

11、1466.8kNMxM B+N3x-P -911.34+575.984.5-131.732x 346.80kNm5.4VxPx- N 3131.734.5-575.9816.805kN（2）底板（图 1-7）w1P+ q 车 - e 车 1.297.72+1.4（10.33-3/9 24.3711.52）2pLh101.76kN/m箱涵结构计算书- 6 -ADN22MxLP34V中1-7w1N21MABw中-8hpx33w2P+ q 车 + e 车 1.297.72+1.4（10.33+3/9 24.3611.52）23pLh 161.69kN/mx= LP/24.5mNx N 2761.55

12、kNMxM A+N3x- w1 - (w2-w1)2xPL63-1197.86+575.984.5-101.76 25.4- （161.69-101.76）262.60kNm965.43Vxw 1x+ (w2-w1)- N3101.764.5+ （161.69-101.76）-PL925.4575.98-50.63kN（3）左侧墙（图 1-8）w11.2e p1+1.4 e 车 1.230.67+1.44.3642.91kN/mw21.2e p2+ 1.4e 车 1.2137.15+1.44.36170.68kN/mx= hP/25.75mNx N 3575.98kNMxM B+N1x- w1

13、 - (w2-w1)2xPh63-911.34+466.85.75-42.91 - （170.68-42.91）75.2.16711.37kNmVxw 1x+ (w2-w1)- N142.915.75+ （170.68-42.91）-Ph 5.2466.8-36.40kN （4）右侧墙（图 1-9）x= hP/25.75mw11.2e p11.230.6736.8kN/m箱涵结构计算书- 7 -hpxCDN421M中-9Vw-197.86340-1068.47953-0.457878.82613.61中-2BC()AD中()中MdNV中中中CD中中中Akm()d(k)()dVkm()w21.2

14、e p21.2137.15164.58kN/mNxN 4575.98kNMxM C+N1x- w1 - (w2-w1)2xPh63-1068.47+466.85.75-36.8 -75.2（164.58-36.8）5.1673655.22kNmVxw 1x+ (w2-w1)- N136.85.75+ （164.58-36.8）-466.8Ph5.127-71.52kN（5）构件内力汇总表（表 1-2）(四)截面设计1.顶板（B-C）钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。(1)跨中l0=9.0m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0 0.74mdNM46.83箱涵结构计算书- 8 -

15、 0.2887i12bh0.2 31.1717.5i0l87.9由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 2.321.0，取 11.00he94.0721.15-0.01 1.15-0.01 1.061.0，取 21.0l.11+ 1+ 1.07321014hle 0.1.974.02由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -a1.0730.74+ -0.061.234m2. 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0466.8103123411.51000X（940 ）2x解得 x55mm bh00.569

16、40526.4mm，为大偏心受压构件。AS 591.78mm 2sdcf28010.46.51.3用 16100mm，实际 AS2009.6mm 2 0.210.20bh941.满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：0.5110-3 bh00.5110 -3 1000940kcuf, 252397kN 0Vd1.016.81kN16.81kN抗剪截面尺寸符合规定。0.510-3 2 bh00.510 -31.01.231000940tdf578.1kN 0Vd1.016.81kN16.81kN仅需

17、按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=9.0m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。箱涵结构计算书- 9 -e0 2.29mdNM46.8107 0.433i12bh5.2 20.7917.5i0l43.9由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 4.491.0，取 11.00he4.12921.15-0.01 1.15-0.01 1.091.0，取 21.0l5.01+ 1+ 1.01621014hle 0.1.92.402由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -a1.0162.29+ -0.0

18、63.017m2.5 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0466.8103301711.51000X（1440 ）2x解得 x88mm bh00.561440806mm，为大偏心受压构件。AS 1947mm 2sdcf28010.46.15.3用 20100mm，实际 AS3140mm 2 0.2180.20bh143满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：0.5110-3 bh00.5110 -3 10001440kcuf, 253672kN 0Vd1.0575.98kN575.98kN抗剪

19、截面尺寸符合规定。0.510-3 2 bh00.510 -31.01.2310001440tdf885.6kN 0Vd1.0575.98kN575.98kN仅需按构造设置抗剪钢筋。箱涵结构计算书- 10 -2底板（A-D）钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。(1)跨中l0=9.0m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0 0.345mdNM761.52 0.2887i2bh0.2 31.1717.5i0l87.9由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 1.191.0，取 11.00he94.03521.15-0.01 1.15

20、-0.01 1.061.0，取 21.0l.11+ 1+ 1.1621014hle 0.1.9345.02由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -a1.160.345+ -0.060.84m2. 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0761.5510384011.51000X（940 ）2x解得 x61mm bh00.56940526.4mm，为大偏心受压构件。AS -214.3mm 2sdcf280105.76.15.13按构造配筋用 16100mm，实际 AS2009.6mm 2 0.210.20bhAS941.满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计

21、规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：0.5110-3 bh00.5110 -3 1000940kcuf, 252397kN 0Vd1.050.63kN50.63kN抗剪截面尺寸符合规定。0.510-3 2 bh00.510 -31.01.231000940tdf箱涵结构计算书- 11 -578.1kN 0Vd1.050.63kN50.63kN仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=9.0m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。e0 1.57mdNM761.598 0.433i2bh.2 20.7917.5i0l43.9由公

22、路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 3.141.0，取 11.00he4.15721.15-0.01 1.15-0.01 1.091.0，取 21.0l.091+ 1+ 1.02421014hle 0.15.7.1402由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -a1.0241.57+ -0.062.30m2.5 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0761.55103230011.51000X（1440 ）2x解得 x108mm bh00.561440806mm，为大偏心受压构件。AS 1716mm 2

23、sdcf0280105.76.15.13用 20100mm，实际 AS3140mm 2 0.2180.20bh143满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：0.5110-3 bh00.5110 -3 10001440kcuf, 253672kN 0Vd1.0575.98kN575.98kN抗剪截面尺寸符合规定。箱涵结构计算书- 12 -0.510-3 2 bh00.510 -31.01.2310001440tdf885.6kN 0Vd1.0575.98kN575.98kN仅需按构造设置抗剪钢筋。3左

24、、右侧墙（B-A、C-D）钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。(1)跨中l0=11.5m,h=1.0m,a=0.06m,h0=0.94m。e0 1.235mdNM57.9813 0.2887i12bh0.2 39.8317.5i0l87.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 3.751.0，取 11.00he94.0235121.15-0.01 1.15-0.01 1.0351.0，取 21.0l.1+ 1+ 1.07221014hle 0.1.5123.4092由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -

25、a1.0721.235+ -0.061.764m2. 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0575.98103176411.51000X（940 ）2x解得 x100mm bh00.56940526.4mm，为大偏心受压构件。AS 2050mm 2sdcf0280109.57.15.13按构造配筋用 18100mm，实际 AS2543mm 2 0.270.20bhAS9413满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：箱涵结构计算书- 13 -0.5110-3 bh00.5110 -3 100094

26、0kcuf, 252397kN 0Vd1.071.52kN71.52kN抗剪截面尺寸符合规定。0.510-3 2 bh00.510 -31.01.231000940tdf578.1kN 0Vd1.071.52kN71.52kN仅需按构造设置抗剪钢筋。(2)节点l0=11.5m,h=1.5m,a=0.06m,h0=1.44m。e0 2.08mdNM57.9816 0.433i12bh.2 26.5617.5i0l43.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.10 条10.2+2.7 0.2+2.7 4.11.0，取 11.00he4.108221.15-0.01 1.15-0.0

27、1 1.071.0，取 21.0l5.1+ 1+ 1.02921014hle 0.1.108.242由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.3.5 条ee 0+ -a1.0292.08+ -0.062.83m2.5 0Ndef cdbx（h 0- ）x1.0575.98103283011.51000X（1440 ）2x解得 x104mm bh00.561440806mm，为大偏心受压构件。AS 2214mm 2sdcf0280109.57.145.13用 20100mm，实际 AS3140mm 2 0.2180.20bh143箱涵结构计算书- 14 -满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土

28、桥涵设计规范第 9.1.12 条的规定。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范第 5.2.9 条：0.5110-3 bh00.5110 -3 10001440kcuf, 253672kN 0Vd1.0761.55kN761.55kN抗剪截面尺寸符合规定。0.510-3 2 bh00.510 -31.01.2310001440tdf885.6kN 0Vd1.0761.55kN761.55kN仅需按构造设置抗剪钢筋。(五)基底应力验算1箱涵自重产生应力P 箱 =103.75kN/m2LV10)25.02.520.1(252.涵顶土重产生应力P 土 1H20.23.672.72kN/m 23.

29、箱涵内水重产生应力P 水 84 kN/m 2L05.84.汽车活载产生应力由图 1-7w1q 车 - e 车 10.33-3/10 24.3712.52-10.15kN/m23phw2q 车 + e 车 10.33+3/10 24.3612.5230.76 kN/m2pLP 活 w 1L+ 0+ =153.6kN )(11076.3偏心距e=10/2-10/3=1.67m单位长度竖向力 N= P 箱 L+ P 土 L+ P 水 L+ P 活 1037.5+727.2+840+153.62758.3kNM= P 活 e153.61.67256.5kNm 5.基底应力由公路桥涵地基与基础设计规范= = = kPa 0WMAN6105.2.37839.158.74.260380kPa，满足要求。箱涵结构计算书- 15 -复核人：