涵洞內(nèi)力計(jì)算范例

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 3米凈跨徑2.7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)：公路-II級(jí)； 環(huán)境類別：II類環(huán)境； 凈跨徑：L0=3m； 單側(cè)擱置長(zhǎng)度：0.18m； 計(jì)算跨徑：L=3.18m； 填土高：H=2.7m； 蓋板板端厚d1=30cm；蓋板板中厚d2=35cm；蓋板寬b=0.99m；保護(hù)層厚度c=3cm； 混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30； 軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)cd=13.8Mpa； 軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)td=1.39Mpa； 主拉鋼筋等級(jí)為HRB335； 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fsd=280Mpa； 主筋直徑為20mm，外徑為22mm，共12根，選用鋼筋總面積As=0.m2 蓋板容重

2、1=25kN/m3； 土容重2=22kN/m3 根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中7.0.6關(guān)于涵洞結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定：蓋板按兩端簡(jiǎn)支的板計(jì)算，可不考慮涵臺(tái)傳來(lái)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=22×2.7×0.99=58.806kN/m (2) 蓋板自重 g=1·(d1+d2)·b/2/100=25×(30+35)×0.99/2 /100=8.04kN/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4.3.

3、4的規(guī)定： 計(jì)算涵洞頂上車輛荷載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4.3.1關(guān)于車輛荷載的規(guī)定： 車輛荷載順板跨長(zhǎng) La=1.6+2·H·tan30=1.6+2×2.7×0.577=4.72m 車輛荷載垂直板跨長(zhǎng) Lb=5.5+2·H·tan30=5.5+2×2.7×0.577=8.62m 車輪重 P=560kN 車輪重壓強(qiáng)L p=P/La/Lb=560/4.72

4、/8.62=13.77kN/m23.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=(58.81+8.04)×3.182/8=84.50kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V1=(q+g)·L0/2=(58.81+8.04)×3/2=100.27kN2) 由車輛荷載引起的內(nèi)力 跨中彎矩 M2=p·L2·b/8=13.77×3.182×0.99/8=17.24kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 V2=p·L0·b/2=13.77×3.00×0.99/2=20

5、.45kN3) 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4.1.6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×(1.2×84.50+1.4×17.24)=112.98kNm 邊墻內(nèi)側(cè)邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9×(1.2×100.27+1.4×20.45)=134.07kN4.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-2.2/2=30-3-1.100=25.9cm=0.259m1) 砼受壓區(qū)高度 x=fsd

6、83;As/fcd/b=280×0./13.8/0.99=0.077m 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5.2.1關(guān)于相對(duì)界限受壓區(qū)高度b的規(guī)定: HRB335鋼筋的相對(duì)界限受壓區(qū)高度b=0.56。 xb·h0=0.56×0.259=0.145m 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9.1.12關(guān)于受彎構(gòu)件最小配筋百分率的規(guī)定: P=100·As/b/h0=1.47，不小于45ftd/fsd=0.22,同時(shí)不小于0.2 主筋配筋率滿足

7、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5.2.2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)=13.8×1000×0.99×0.077(0.259-0.077/2) =232.64kNm0Md=112.98kNm 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5.2.9關(guān)于抗剪截面驗(yàn)算的規(guī)定: 0.51×10-3·fcu,k0.5·b

8、·h0=0.51×10-3×300.5×990×259 =716.25kN0Vd=134.07kN 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5.2.10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=1.25×0.0005×1×1.39×0.99×1000×0.259×1

9、000 =222.76kN0Vd=134.07kN 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9.3.13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II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(guò)0.20mm 作用短期效應(yīng)組合 Ms=1.0M1+0.7M2 =1.0×84.50+0.7×17.24=96.57kNm 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0×84.50+0

10、.4×17.24=91.40kNm 受拉鋼筋的應(yīng)力 ss=Ms/0.87/As/h0=96.57/0.87/0./0.259=113.66Mpa 作用長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù) C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5×91.40/96.57=1.47 裂縫寬度 Wfk=C1·C2·C3·ss·(30+d)/Es/(0.28+10·) =1×1.47×1.15×113.66×(30+20)/2.00×105/(0.28+10×0.0147) =0.11mm0.20mm 裂縫寬度

11、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=0.10m，臺(tái)身寬C2=0.60m，基礎(chǔ)寬C3=2.20m 背墻寬C4=0.42m，搭接寬度C5=0.18m，基礎(chǔ)高度為0.40m，鋪底厚為0.40m 涵洞凈高H0=2.00m，計(jì)算高度H1=2.35m，基礎(chǔ)頂深H2=5.40m 臺(tái)身容重為22.5kN/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f(wàn)cd=13.80Mpa，臺(tái)身彎曲抗拉強(qiáng)度f(wàn)tmd=1.39Mpa，臺(tái)身直接抗剪強(qiáng)度f(wàn)vd=1.43Mpa 地基承載力容許值為400kPa，回填土的內(nèi)摩擦角為40° 將臺(tái)身簡(jiǎn)化為上端鉸支、下

12、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(zhǎng)度l0=(H1+d1/2+H)*tan(45°-40°/2)=2.42m 計(jì)算長(zhǎng)度B=8.62m =560/8.62/2.42/22=1.22m 土的側(cè)壓力系數(shù) =tan2(45°-40°/2)=0.2174 q1=(H+h+d1/2)·b··22 =(2.7+1.22+0.15)×0.99×0.2174×22=19.27kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)·b·&

13、#183;22 =(2.7+1.22+2.00+0.20+0.30)×0.99×0.2174×22=30.40kN/m A端處彎矩 =-17.40kNm A端處剪力 =38.76kN 最大彎矩位置x0的計(jì)算 =4.74kN/m =1.44m 最大彎矩計(jì)算 =9.26kNm2) 豎向力 當(dāng)x0=1.44m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)P1112.31-0.21-23.58P224.700.092.22P32.810.090.25P410.210.000.00P150.03M=-21.113) 截面驗(yàn)算 作用效

14、應(yīng)組合 0Md=0.9×(1.2×M+1.4×Mmax)=-11.13kNm 0Nd=0.9×1.2×P=162.03kN 0Vd=0.9×1.4×QA=48.84kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=-0.069m (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4.0.6、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=0.1734 構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比，其中長(zhǎng)細(xì)比修正系數(shù)取1.3，構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度

15、l0取0.7H1=1.64m =3.5236 =2.1355 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 =0.8605 =1.0037 砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù) =0.8632 構(gòu)件截面面積 A=C2*b=0.5940m2 由公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.9中關(guān)于偏心矩e的規(guī)定，現(xiàn)偏心矩e=-0.069m，小于等于0.6×0.5×C2=0.18m，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 =7075.92kN 0Nd=162.03kN 偏心受壓承載力滿足

16、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=0.0594 現(xiàn)根據(jù)公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D61-2005)中條文4.0.12計(jì)算正截面受彎承載力 W·ftmd=82.57kNm 0Md=-11.13kNm 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4.0.13計(jì)算直接受剪承載力，其中f=0.7，Nk=171.89kN =935.36kN 0Vd=48.84kN 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(jiàn)下表，其中P9汽是由車輛荷載所產(chǎn)生的蓋板支點(diǎn)反力，豎向力及彎矩進(jìn)行