1、1目录1 工程概况 21.1 技术标准 22 计算采用的技术规范及软件 23.设计资料 34、荷载组合说明 .35、盖板计算 .45.1 混凝土参数 45.2 荷载计算 .45.3 盖板内力计算 45.4 盖板结构配筋 55.5 盖板持久状况承载能力极限状态计算 .55.6 盖板持久状况正常使用极限状态计算 76、涵台计算 .86.1 基础资料 .86.2 涵台与基础构造 .86.3 涵台验算 .107、计算结论 132金甲大沟涵洞计算书1 工程概况贵阳市白云区大健康产业园一号路道路工程项目位置位于贵阳市白云区麦架镇， 金甲大沟涵洞为一号路主线上跨金甲大沟而设。涵洞盖板为现浇实心板梁，盖板延跨
2、径方向端部厚度为 55cm,直线过度到中间厚度为 65cm。涵洞与道路正交，净跨径为 4 米。涵洞起点桩号为 JK0+103.275，终点桩号为 JK0+213.275,全长 110 米。1.1 技术标准汽车荷载：城-A 级；设计基准期：100 年地震烈度：地震动峰值加速度0.05g，按设防道路等级：城市主干路设计荷载：1、结构重力：混凝土容重取 26KN/m 3 2、填土容重 20KN/M3，粘聚力 c=0,内摩擦角为 35 度。3、收缩徐变影响力：按 04 设计规范取用，天数 3650 天4、汽车荷载：城-A 级车道荷载及车辆荷载。自振频率及冲击系数：按规范取用按规范计算。5、温度力：整体
3、温差取+20、-20。 6、地震动峰值加速度： 0.05g2 计算采用的技术规范及软件1、 公路工程技术标准(JTG B01-2003)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、 公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)5、 公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)6、 城市桥梁设计规范 （CJJ 11-2011）7公路桥涵施工技术规范 （JTG TF50-2011）3采用桥梁博士 3.0 进行混凝土梁验算。3.设计资料汽车荷载等级：城 A-级； 环境类别：I 类环境；净跨径：L 0
4、=4m； 单侧搁置长度：35.00cm； 计算跨径：L=4.35m； 填土高以及路面结构：H=12m；盖板板端厚 d1=55cm；盖板板中厚 d2=65cm；净保护层厚度 c=3cm；盖板混凝土强度等级为 C40； 轴心抗压强度 fcd=18.4Mpa； 轴心抗拉强度 ftd=1.65Mpa；主拉钢筋等级为 HRB400； 抗拉强度设计值 fsd=330Mpa；主筋直径为 28mm，盖板容重 1=26kN/m3； 填土容重 2=20kN/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、荷载组合说
5、明荷载工况均按公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）第4.1.6、4.1.7 规定进行组合。承载力极限状态组合：1.2 自重+1.0 收缩徐变+1.4 汽车+0.98 均匀升温+0.98 正温差1.2 自重+1.0 收缩徐变+1.4 汽车+0.98 均匀降温+0.98 反温差1.2 自重+1.0 收缩徐变+1.4 汽车 正常使用极限状态短期效应组合： 1.0 自重+1.0 收缩徐变+0.7 汽车+1.0 均匀升温+0.8 正温差1.0 自重+1.0 收缩徐变+0.7 汽车+1.0 均匀降温+0.8 反温差1.0 自重+1.0 收缩徐变+0.7 汽车长期效应组合：1.0 自重+1.0
6、 收缩徐变+0.4 汽车+1.0 均匀升温+0.8 正温差1.0 自重+1.0 收缩徐变+0.4 汽车+1.0 均匀降温+0.8 反温差41.0 自重+1.0 收缩徐变+0.4 汽车5、盖板计算5.1 混凝土参数混凝土参数 标准值 设计值强度等级弹性模量(MPa)容重(kN/m3)线膨胀系数fck(MPa) ftk(MPa) fcd(MPa) ftd(MPa)C40 34500 26 1.00E-05 26.8 2.4 18.4 1.65表注：表中标准值、设计值栏分别列出轴心抗压强度 fck、 fcd和轴心抗拉强度 ftk、f td。5.2 荷载计算二期荷载：填土重力、路面结构重力计算理论：弹
7、性阶段未考虑非线性影响计算模型：按材料类型采用空间实体单元模型模拟材料性质，盖板单元均为梁单元，按平面杆系模拟盖板受力。根据施工阶段受力，本计算分为 2 个施工阶段，本模型考虑了结构自重、收缩徐变、均匀升降温、覆土重、车辆的影响，共分为 10 个单元，11 个节点。5.3 盖板内力计算内力节点号 最大剪力（KN）最小剪力（KN） 最大弯矩（KN.M） 最小弯矩（KN.M）1 650 500 0 02 550 460 104 86.43 414 345 345 2874 276 230 517 4315 138 115 621 5176 0 0 655 5467 -115 -138 621 51
8、758 -230 -276 517 4319 -345 -414 345 28710 -460 -550 104 86.411 -500 -650 0 05.4 盖板结构配筋梁底设一排间距 7.5cm 的直径 28mm 的 HRB400 钢筋，梁顶设一排间距 15 的直径 18 的 HRB400 钢筋,箍筋以及主筋位置见施工图5.5 盖板持久状况承载能力极限状态计算根据公桥规JTG D62-2004 规定，矩形截面正截面抗弯承载力应符合下列规定： 0Md= cdb(h 0- )+sd AS (h0-as )+( pd - p0 ) Ap (h0- ap ) 2按下式计算：sd AS+ pd A
9、p= cdb+ sd AS +( pd - p0 ) Ap bh02 a s由于盖板按简支板计算,且其承受的主要是填土和自重的均布荷载，因此其跨中承受的弯矩最大，即节点号为 6 的截面承受的弯矩最大，因此仅仅需要验算节点 6 的极限承载能力盖板抗弯承载力验算 节点号 内力属性 Mj（KN.M） 极限抗力（KN.M） 受力类型 安全系数 是否满足1 最大弯矩 0 1.13E+03 下拉受弯 1000 是最小弯矩 0 1.13E+03 上拉受弯 1000 是2 最大弯矩 104 1.15E+03 下拉受弯 11.1 是最小弯矩 86.4 1.15E+03 下拉受弯 13.3 是3 最大弯矩 345
10、 1.21E+03 下拉受弯 3.5 是最小弯矩 287 1.21E+03 下拉受弯 4.2 是4 最大弯矩 517 1.26E+03 下拉受弯 2.4 是最小弯矩 431 1.26E+03 下拉受弯 2.9 是5 最大弯矩 621 1.32E+03 下拉受弯 2.1 是最小弯矩 517 1.32E+03 下拉受弯 2.5 是6 最大弯矩 655 1.38E+03 下拉受弯 2.1 是最小弯矩 546 1.38E+03 下拉受弯 2.5 是7 最大弯矩 621 1.32E+03 下拉受弯 2.1 是6最小弯矩 517 1.32E+03 下拉受弯 2.5 是8 最大弯矩 517 1.26E+03
11、 下拉受弯 2.4 是最小弯矩 431 1.26E+03 下拉受弯 2.9 是9 最大弯矩 345 1.21E+03 下拉受弯 3.5 是最小弯矩 287 1.21E+03 下拉受弯 4.2 是10 最大弯矩 104 1.15E+03 下拉受弯 11.1 是最小弯矩 84.6 1.15E+03 下拉受弯 13.3 是11 最大弯矩 0 1.13E+03 下拉受弯 1000 是最小弯矩 0 1.13E+03 下拉受弯 1000 是表注： 安全系数（截面弯矩承载能力设计值与荷载效应弯矩组合设计值之比） 1即满足规范要求，小于 1 则不满足规范要求。盖板抗弯承载力验算表中截面强度系数 均大于 1，截
12、面强度满足要求。盖板抗剪承载力验算节点号 总抗力(KN) 设计剪力(KN) VR/Vd 满足1 最大剪力 1410 650 2.2 是最小剪力 1410 500 2.8 是2 最大剪力 1430 550 2.6 是最小剪力 1430 460 3.1 是3 最大剪力 1450 414 3.5 是最小剪力 1450 345 4.2 是4 最大剪力 1470 276 5.3 是最小剪力 1470 230 6.4 是5 最大剪力 1200 138 8.7 是最小剪力 1200 115 10.4 是6 最大剪力 1220 0 1000 是最小剪力 1220 0 1000 是7 最大剪力 -1200 -1
13、15 10.4 是最小剪力 -1200 -138 8.7 是8 最大剪力 -1470 -230 6.4 是最小剪力 -1470 -270 5.3 是9 最大剪力 -1450 -345 4.2 是最小剪力 -1450 -414 3.5 是10 最大剪力 -1430 -460 3.1 是最小剪力 -1430 -550 2.6 是11 最大剪力 -1410 -500 2.8 是最小剪力 -1410 -650 2.2 是7表注： 截面强度系数（截面剪力承载能力设计值与荷载效应剪力组合设计值之比）1即满足规范要求，小于 1 则不满足规范要求。主梁抗剪承载力验算表中截面强度系数 均大于 1，截面强度满足要
14、求。5.6 盖板持久状况正常使用极限状态计算公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)规定，钢筋混凝土构件在 环境中裂缝宽度限值是 0.2mm。盖板裂缝验算节点号 裂缝值(mm) 允许值(mm) 满足1 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0 0.2 是2 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 3.43E-02 0.2 是3 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.111 0.2 是4 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.162 0.2 是5 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.189 0.2 是6 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.194 0.2 是7 上缘裂缝 0
15、 0.2 是下缘裂缝 0.189 0.2 是8 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.162 0.2 是9 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0.111 0.2 是10 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 3.43E-02 0.2 是11 上缘裂缝 0 0.2 是下缘裂缝 0 0.2 是按照新公桥规JTG D62-2004 规定，本盖板挠度增长系数取为 1.6。消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应该超过计算跨径的1/600盖板挠度验算单元号 挠度值(mm) 允许值(mm) 满足81 左截面 0.0 7.25 是右截面 0.444 7.25 是2 左截面 0.444 7.25 是
16、右截面 1.59 7.25 是3 左截面 1.59 7.25 是右截面 2.49 7.25 是4 左截面 2.49 7.25 是右截面 3.05 7.25 是5 左截面 3.05 7.25 是右截面 3.24 7.25 是6 左截面 3.24 7.25 是右截面 3.05 7.25 是7 左截面 3.05 7.25 是右截面 2.49 7.25 是8 左截面 2.49 7.25 是右截面 1.59 7.25 是9 左截面 1.59 7.25 是右截面 0.444 7.25 是10 左截面 0.444 7.25 是右截面 0 7.25 是挠度满足规范要求6、涵台计算6.1 基础资料设计汽车荷载为
17、城-A 级。取一段长为 5 米长的涵台计算。材料：涵台混凝土强度等级为 C25，=25 kN/m3，台后及溜坡填土 2=20kN/m3，填土的内摩擦角 =35，黏聚力 c=0。填土距离涵洞顶高度 12米6.2 涵台与基础构造9涵台（尺寸单位：cm）恒载计算表序号竖直力 Pk(kN)对基底型心力臂 (m)弯矩 M(kNm)对墙趾力臂(m)弯矩 M(kNm)备注F1 3020 0.87 26274 -0.68 -2053F2 588 0.445 262 -1.105 -649F3 2100 -0.675 -1417.5 -2.225 -4672F4 240 -0.633 -152 -2.183 -
18、524F5 192 -1.3 -250 -2.85 -547G 1100 0.15 165 -1.4 -1540合计 7240 1235 -99851.偏心距在基底中心轴之右为“+”，中心轴之左为“-”。2.弯矩逆时针取“-”号，顺时针取“+”号。106.3 涵台验算土压力台背倾角 =17.95，填土内摩擦角 =35，台背与填土间的外摩擦角 = /2=17.5，台后填土水平，=0。按照公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）4.2.3 条计算得在不同工况下的台后土压力。a）台后填土表面无车辆荷载时涵台验算把墙后填土高出涵台的部分看为均布荷载，换算成土层厚度 h=12 米，计算主动土压力E
19、a=12 (+2)=2(）2.(+)1+sin(+)()cos(+)()2=217.05217.95.(35.45)1+ sin52.5sin35cos(35.45)17.952=0.40主动土压力 E a= x201250.44.755(4.755+24)=2735KN土压力着力点高程 C= x3+3+2=2.25m分力 距基底形心力臂 m 弯矩 KN.m 距墙趾力臂 m 弯矩 KN.mEax=Eacos(+)=2735x0.815=2228 2.25 5013 2.1 4678Eay=Easin(+)=2735x0.58=1586 -0.61 -968 -2.16 -3425注：1.偏心距
20、在基底中心轴之右为“+” ，中心轴之左为“-” 。2.弯矩逆时针取“-”号，顺时针取“+”号。总的竖向力 Fy=8826KN,总的水平力 Fx=2228KN。垂直于基底的力 F=Fycos5.71+Fxsin5.71=9000KN11平行于基底力 F,=- Fysin5.71+Fxcos5.71=1338KN盖板对涵台的水平力为 2282*2.25/4.9=1047.9KN,对基底形心的弯矩为 1047.9*（4.9-0.18）=4946.1 KN.m地基承载力验算 偏心距 e=Mk/Fk=(1235+5013-968-4956.1)/9000m=0.04m0由于地基承载力要求地基是岩石，故可
21、以保守取 1=0.4，则有1.1x7240+1.4(1586+ 2228x0.1)x0.4+(1.1x7240+1.4x1586)x0.1-1.4x2228=20970 符合要求抗滑稳定系数 Kc= =(8826+222.8)x0.4/(2228-882.6)= 2.71.3(+ 0) 1 0满足要求倾覆稳定性验算：倾覆方程0.8GZ0+ Q1(EayZx-EaxZy)00.8x9985+1.4(3425-4678)=62330,满足要求。抗倾覆稳定系数K0=( GZ0+ EayZx)/ EaxZy=(9985+3425)/4678=2.81.5，满足要求。挡土墙身正截面强度和稳定性验算，取基
22、顶截面为验算截面计算图示12尺寸单位 cm主动土压力 E= =0.5x5x0.4x20x3.85x27.85=2144KN12 (+2)Ex=E=Ecos(+)=2144x0.815=1747KNEy=E=Esin(+)=2144x0.58=1243KN土压力着力点高程 C= x =1.84m3+3+2土压力水平分力作用点至基顶截面前缘力臂长度：Zy=1.84m土压力竖直分力作用点至基顶截面前缘力臂长度：Zx=2.1-1.84x0.1=1.916m基顶截面偏心验算截面宽度：B=2.1m基顶以上墙身自重 G1=712KN,对基顶形心偏心距 0.25mF1=3020KN,对基顶形心偏心距 0.87
23、mF2=588KN,对基顶形心偏心距 0.445mF4=240KN,对基顶形心偏心距-0.633mF6=1500KN,对基顶形心偏心距-0.425m13总竖向力为 1243+712+3020+588+240+1500=7303基顶截面形心处，墙身自重以及填土的力矩3020x0.87+712x0.25+588x0.445-240x0.633-1500x0.425=2277KN.m基顶截面形心处，土压力力矩1747x1.84-1243x0.87=2133 KN.m截面形心总力矩设计值1.2x2277+1.4x2133=5718 KN.m偏心距 5718/7030=0.7830.25B=0.525基
24、顶截面受压验算 0Nd k cd(B-2e0) kfcd(B-2e0)=0.91mx9.78MPa(2.1-2x0.783)x5m=23.76x103KN7303KN，满足要求正截面直接受剪验算 0VdA vd+N Gd 0Vd=1.0x1.4x1747=2446KNA vd=5x2.1x1.85MPa=19.425x103KN2446KN,满足要求b)当墙后填土上有车辆荷载时的涵台验算由汽车荷载换算的等代均布土层厚度h= =4x480x0.67/40x20x8.3=0.194m,相对于 12 米高的填土厚度，可忽略0不计，故不计算车辆的影响。7、计算结论通过计算对一号路金甲大沟涵洞上下部结构的计算，得如下主要结论：1、 持久状况承载能力极限状态计算（1）涵洞盖板梁抗弯承载力满足规范要求；（2）涵洞盖板梁抗剪承载力满足规范要求；（3）涵台和基础承载能力满足规范要求；142、持久状况正常使用极限状态计算（1）混凝土盖板梁正截面抗裂满足规范要求；（2）混凝土盖板梁斜截面抗裂满足规范要求；（3）盖板挠度满足规范要求（4）墩台和基础承载能力满足规范要求；
