涵洞力學(xué)計(jì)算書很全面

1、 2米凈跨徑.686米填土暗蓋板涵整體計(jì)算一.蓋板計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 汽車荷載等級(jí)：城-B級(jí)； 環(huán)境類別：類環(huán)境； 凈跨徑：L0=2m； 單側(cè)擱置長度：0.35m； 計(jì)算跨徑：L=2.3m； 填土高：H=.686m； 蓋板板端厚d1=30cm；蓋板板中厚d2=30cm；蓋板寬b=0.99m；保護(hù)層厚度c=4cm； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30； 軸心抗壓強(qiáng)度fcd=11.73Mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度ftd=1.04Mpa； 主拉鋼筋等級(jí)為HRB400； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=330Mpa； 主筋直徑為20mm，外徑為22mm，共11根，選用鋼筋總面積As=0.003456m2 蓋板容重1=25kN/m3

2、； 土容重2=21kN/m3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中關(guān)于涵洞結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定：蓋板按兩端簡支的板計(jì)算，可不考慮涵臺(tái)傳來的水平力2.外力計(jì)算1) 永久作用 (1) 豎向土壓力 q=2·H·b=21×.686×0.99=14.26194kN/m (2) 蓋板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+30)×0.99/2 /100=7.43kN/m2) 由車輛荷載引起的垂直壓力（可變作用） 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中的規(guī)定： 計(jì)算涵洞頂上車輛荷載

3、引起的豎向土壓力時(shí)，車輪按其著地面積的邊緣向下做30°角分布。當(dāng)幾個(gè)車輪的壓力擴(kuò)散線相重疊時(shí)，擴(kuò)散面積以最外面的擴(kuò)散線為準(zhǔn) 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中關(guān)于車輛荷載的規(guī)定： 車輛荷載順板跨長 La=0.2+2·H·tan30=0.2+2×.686×0.577=0.99m 車輛荷載垂直板跨長 Lb=1.9+2·H·tan30=1.9+2×.686×0.577=2.69m 車輪重 P=280kN 車輪重壓強(qiáng)L p=P/La/Lb=280/0.99/2.69=104.83kN/m23.

4、內(nèi)力計(jì)算及荷載組合1) 由永久作用引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M1=(q+g)·L2/8=(14.26+7.43)×2.32/8=14.34kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V1=(q+g)·L0/2=(14.26+7.43)×2/2=21.69kN2) 由車輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M2=p·La·(L-La/2)·b/4=104.83×0.99×(2.30-0.99/2)×0.99/4=46.44kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V2=p·La·b·(L0-La/2)/L0)=

5、104.83×0.99×0.99×(2.00-0.99/2)/2.00=77.43kN3) 作用效應(yīng)組合 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)中關(guān)于作用效應(yīng)組合的規(guī)定： 跨中彎矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9×(1.2×14.34+1.4×46.44)=74.00kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×21.69+1.4×77.43)=120.98kN4.持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 截面有效高度 h0=d1-c-2.

6、2/2=30-4-1.100=24.9cm=0.249m1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsd·As/fcd/b=330×0.003456/11.73/0.99=0.098m 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的規(guī)定: HRB400鋼筋的相對(duì)界限受壓區(qū)高度b=0.53。 xb·h0=0.53×0.249=0.132m 砼受壓區(qū)高度滿足規(guī)范要求2) 最小配筋率 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于受彎構(gòu)件最小配筋百分率的規(guī)定: P=100·As/b/

7、h0=1.40，不小于45ftd/fsd=0.14,同時(shí)不小于0.2 主筋配筋率滿足規(guī)范要求3) 正截面抗彎承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計(jì)算的規(guī)定: fcd·b·x(h0-x/2)=11.73×1000×0.99×0.098(0.249-0.098/2) =227.99kNm0Md=74.00kNm 正截面抗彎承載力滿足規(guī)范要求4) 斜截面抗剪承載力驗(yàn)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于抗剪截面驗(yàn)算的規(guī)定: 0.5

8、1×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×990×249 =688.60kN0Vd=120.98kN 抗剪截面滿足規(guī)范要求。 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力驗(yàn)算的規(guī)定: 對(duì)于板式受彎構(gòu)件，公式可乘以1.25提高系數(shù) 1.25×0.5×10-3·2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.04×0.99&#

9、215;1000×0.249×1000 =160.23kN0Vd=120.98kN 可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，只需按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中構(gòu)造要求配置箍筋5.裂縫寬度計(jì)算 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)中6.4關(guān)于裂縫寬度驗(yàn)算的規(guī)定: 環(huán)境類別為I類環(huán)境，對(duì)于鋼筋混凝土構(gòu)件，最大裂縫寬度不應(yīng)超過0.20mm 作用短期效應(yīng)組合 Ms=1.0M1+0.7M2 =1.0×14.34+0.7×46.44=46.85kNm 作用長期效應(yīng)組合 Ml=1.0M1+0.4M

10、2 =1.0×14.34+0.4×46.44=32.92kNm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=Ms/0.87/As/h0=46.85/0.87/0.003456/0.249=62.57Mpa 作用長期效應(yīng)影響系數(shù) C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×32.92/46.85=1.35 裂縫寬度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.35×1.15×62.57×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0

11、140) =0.06mm0.20mm 裂縫寬度滿足規(guī)范要求二.臺(tái)身及基礎(chǔ)計(jì)算1.設(shè)計(jì)資料 基礎(chǔ)為整體式，基礎(chǔ)襟邊C1=0.30m，臺(tái)身寬C2=0.80m，基礎(chǔ)寬C3=2.10m 背墻寬C4=0.45m，搭接寬度C5=0.35m，基礎(chǔ)高度為0.40m，鋪底厚為0.30m 涵洞凈高H0=1.80m，計(jì)算高度H1=2.10m，基礎(chǔ)頂深H2=3.09m 臺(tái)身容重為23kN/m3，基礎(chǔ)容重為23kN/m3，鋪底容重為23kN/m3 臺(tái)身軸心抗壓強(qiáng)度fcd=9.78Mpa，臺(tái)身彎曲抗拉強(qiáng)度ftmd=0.92Mpa，臺(tái)身直接抗剪強(qiáng)度fvd=1.85Mpa 地基承載力容許值為250kPa，回填土的內(nèi)摩擦角為3

12、5° 將臺(tái)身簡化為上端鉸支、下端固結(jié)模型，取臺(tái)寬b=0.99m進(jìn)行計(jì)算2.臺(tái)身驗(yàn)算1) 水平力 車輛荷載等代土層厚 破壞棱體長度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-35°/2)=1.53m 計(jì)算長度B=6.29m =560/6.29/1.53/21=2.77m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45°-35°/2)=0.2710 q1=(H+h+d1/2)·b··21 =(.686+2.77+0.15)×0.99×0.2710×21=20.33kN/m q2=(H+h+H0+0.3

13、0/2+d1)·b··21 =(.686+2.77+1.80+0.15+0.30)×0.99×0.2710×21=32.16kN/m A端處彎矩 =-14.69kNm A端處剪力 =36.62kN 最大彎矩位置x0的計(jì)算 =5.63kN/m =1.28m 最大彎矩計(jì)算 =7.81kNm2) 豎向力 當(dāng)x0=1.28m時(shí)，臺(tái)身y-y截面上的豎向力、偏心矩及彎矩名稱豎向力(kN)偏心矩e(m)彎矩(kNm)P129.28-0.23-6.59P26.420.181.12P33.070.180.54P412.150.000.00P50.92M

14、=-4.933) 截面驗(yàn)算 作用效應(yīng)組合 0Md=0.9×(1.2×M+1.4×Mmax)=4.52kNm 0Nd=0.9×1.2×P=55.00kN 0Vd=0.9×1.4×QA=46.15kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.082m (1) 偏心受壓承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文、4.0.7計(jì)算偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) 彎曲平面內(nèi)的截面回旋半徑 ix=0.289×b=0.2861 iy=0.289×C2=0.2312 構(gòu)件長細(xì)比，其中長細(xì)比修正系數(shù)取1.

15、3，構(gòu)件計(jì)算長度l0取0.7H1=1.47m =2.3616 =1.9084 x方向和y方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)，其中m取8.0，a取0.002 =0.8907 =1.0042 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.8941 構(gòu)件截面面積 A=C2*b=0.7920m2 由公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文中關(guān)于偏心矩e的規(guī)定，現(xiàn)偏心矩e=0.082m，小于等于0.6×0.5×C2=0.24m，所以現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.5驗(yàn)算偏心受壓承載力 =6925.17kN 0Nd=55.00kN 偏心受壓承載力滿足要求 (2) 正截面受彎承載力驗(yàn)算 構(gòu)件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=b·C22/6=0.1056 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文計(jì)算正截面受彎承載力 W·ftmd=97.15kNm 0Md=4.52kNm 正截面受彎承載力滿足要求 (3) 直接受剪承載力驗(yàn)算 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文計(jì)算直接受剪承載力，其中f=0.7，Nk=77.02kN =1503.71kN 0Vd=46.15kN 直接受剪承載力滿足要求3.基底應(yīng)力驗(yàn)算 基礎(chǔ)底面上的豎向力、偏心矩及彎矩見下表，其中P9汽是由車輛荷載所產(chǎn)生的蓋板支點(diǎn)