1[1].5m盖板涵结构计算书

刚果（金）RN2-BUTEMBO市政道路工程 桥梁结构计算书 1.5米净跨径盖板涵结构计算 1 盖板计算 1.1资料 汽车荷载等级：公路-Ⅱ级； 环境类别：Ⅱ类环境； 净跨径：L0=1.5m； 单侧搁置长度：0.20m； 计算跨径：L=1.7m； 填土高：H=0.8m； 盖板板端厚d1=20cm；盖板板中厚d2=20cm；盖板宽b=0.50m；保护层厚度c=3cm； 混凝土强度等级为B350； 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18mm，外径为18mm，共5根，选用钢筋总面积As=3.14x0.0092x5=0.001272m2 盖板容重γ1=0.2x0.5x1.9x2.62x9.8=4.88kN/m3； 土容重γ2=3.60kN/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 1.2外力计算 1) 永久作用 (1) 竖向土压力 q=γ2·H·b=3.6×0.8×0.50=1.44kN/m (2) 盖板自重 g=γ1·(d1+d2)·b/2/100=4.88×(20+20)×0.5/2 /100=0.5kN/m 2) 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4.3.1关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=1.6+2·H·tan30=1.6+2×0.8×0.577=2.52m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=5.5+2·H·tan30=5.5+2×0.8×0.577=6.42m 车轮重 P=588kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=560/2.52/6.42=36.34kN/m2 1.3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=(1.44+0.5)×1.72/8=0.70kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)·L0/2=(1.44+0.5)×1.5/2=1.46kN 2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=p·La·(L-La/2)·b/4=36.34×2.52×(1.7-2.52/2)×0.50/4=5.04kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=p·La·b·(L0-La/2)/L0)=36.34×2.52×0.50×(1.5-2.52/2)/1.5=7.33kN 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 γ0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×0.7+1.4×5.04)=7.11kNm 边墙内侧边缘处剪力 γ0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×1.46+1.4×7.33)=10.81kN 1.4持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-2.2/2=20-3-1.100=0.159m 1) 砼受压区高度 x=fsd·As/fcd/b=280×0.001272/13.8/0.50=0.052m 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ξb的规定: HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。 x≤ξb·h0=0.56×0.159=0.089m 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=1.6，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: fcd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×0.50×0.052(0.159-0.052/2) =47.72kNm≥γ0Md=7.11kNm 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=0.51×10-3×300.5×500×159 =222.074kN≥γ0Vd=10.81kN 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·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.50×1000×0.159×1000 =69.07kN≥γ0Vd=10.81kN 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 箍筋间距为20cm，满足规范要求。 1.5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Ⅱ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 =1.0×0.7+0.7×5.04=4.23kNm 作用长期效应组合 Mi=1.0M1+0.4M2 =1.0×0.7+0.4×5.04=2.72kNm 受拉钢筋的应力 σss=Ms/0.87/As/h0=4.23/0.87/0.001272/0.159=24.04Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Mi/Ms=1+0.5×2.72/4.23=1.32 裂缝宽度 Wfk=C1·C2·C3·σss·(20+d)/Es/(0.28+10·ρ) =1×1.32×1.15×24.04×(20+13)/2.00×105/(0.28+10×0.016) =0.025mm≤0.20mm 裂缝宽度满足规范要求 2.台身及基础计算 2.1设计资料 基础为整体式，基础襟边C1=0.05m，台身宽C2=0.40m，基础宽C3=2.40m 背墙宽C4=0.20m，搭接宽度C5=0.20m，基础高度为0.20m 涵洞净高H0=1.50m，计算高度H1=1.60m，基础顶深H2=2.50m 台身容重=21.5kN/m3，基础容重为21.5kN/m3， 台身轴心抗压强度fcd=4.23Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.45Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.08Mpa 地基承载力容许值为250kPa，回填土的内摩擦角为30° 将台身简化为上端铰支、下端固结模型，取台宽b=0.49m进行计算 2.2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)=1.50m 计算长度B=14m 板总自重 ∑G=21.5KN/m3×5.32m3=114.38KN =114.38/14/1.5/3.6=1.51m 土的侧压力系数 =tan2(45°-30°/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)·b·λ·γ =(1.7+1.51+0.10)×0.49×0.3333×3.6=1.94kN/m q2=(H+h+H0+d1/2)·b·λ·γ =(0.8+1.51+1.5+0.10)×0.49×0.3333×3.6=2.30kN/m A端处弯矩 =-0.12kNm A端处剪力 =2.31kN 最大弯矩位置x0的计算 =0.212kN/m =1.06m 最大弯矩计算 =1.08kNm 2) 竖向力 当x0=1.06m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 90.28 -0.10 -9.03 P2 21.34 0.10 2.13 P3 0.62 0.10 0.06 P4 2.64 0.00 0.00 ∑P 114.88 ∑M=-6.84 3) 截面验算 作用效应组合 γ0Md=0.9×(1.2×∑M+1.4×Mmax)=-6.03kNm γ0Nd=0.9×1.2×∑P=124.07kN γ0Vd=0.9×1.4×QA=2.92kN 偏心矩e e=γ0Md/γ0Nd=-0.05m (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=0.1156 构件长细比，其中长细比修正系数γβ取1.3，构件计算长度l0取0.7H1=1.12m =3.60 =0.12 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 =0.9161 =1.0037 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.9192 构件截面面积 A=C2*b=0.396m2 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=-0.071m，小于等于0.6×0.5×C2=0.24m，所以现根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中条文4.0.5验算偏心受压承载力 =1539.73kN ≥γ0Nd=124.07kN 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=0.0264 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=11.88kNm ≥γ0Md=-6.03kNm 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μf=0.7，Nk=225.56kN =113.21kN ≥γ0Vd=2.92kN 直接受剪承载力满足要求 2.3基底应力验算 基础底面上的竖向力、偏心矩及弯矩见下，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 90.28 0.00 0.00 P2 1.0 21.34 0.00 0.00 P3 1.0 0.62 0.00 0.00 P5 1.0 2.64 0.00 0.00 P6 1.0 28.65 0.00 0.00 P7 1.0 18.91 0.00 0.00 P8 1.0 10.34 0.00 0.00 P9汽 0.7 13.22 0.00 0.00 ∑P 186.00 ∑M=0.00 基础底面面积 A=b·C3=1.176m2 =158.16kPa ≤200kPa 基底应力满足要求 RN2-Butembo项目技术部 2