5米净跨径1.66米填土暗盖板涵整体计算 5米净跨径1.66米填土暗盖板涵整体计算一.盖板计算1.设计资料 汽车荷载等级：公路-II级； 环境类别：I类环境； 净跨径：L0=5m； 单侧搁置长度：0.35m； 计算跨径：L=5.35m； 填土高：H=1.66m； 盖板板端厚d1=40cm；盖板板中厚d2=40cm；盖板宽b=0.99m；保护层厚度c=3cm； 混凝土强度等级为C30； 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HRB400； 抗拉强度设计值fsd=330Mpa； 主筋直径为28mm，外径为30mm，共10根，选用钢筋总面积As=0.006158m2 盖板容重1=25kN/m3； 土容重2=18kN/m3 根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中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2.外力计算1) 永久作用 (1) 竖向土压力 q=2Hb=181.660.99=29.5812kN/m (2) 盖板自重 g=1(d1+d2)b/2/100=25(40+40)0.99/2 /100=9.90kN/m2) 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 D60-2015)中的规定： 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 D60-2015)中关于车辆荷载的规定： 车辆荷载顺板跨长 La=1.6+2Htan30=1.6+21.660.577=3.52m 车辆荷载垂直板跨长 Lb=5.5+2Htan30=5.5+21.660.577=7.42m 车轮重 P=560kN 车轮重压强L p=P/La/Lb=560/3.52/7.42=21.47kN/m23.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=(29.58+9.90)5.352/8=141.26kNm 边墙内侧边缘处剪力 V1=(q+g)L0/2=(29.58+9.90)5/2=98.70kN2) 由车辆荷载引起的内力 跨中弯矩 M2=pLa(L-La/2)b/4=21.473.52(5.35-3.52/2)0.99/4=67.12kNm 边墙内侧边缘处剪力 V2=pLab(L0-La/2)/L0)=21.473.520.99(5.00-3.52/2)/5.00=48.46kN3) 作用效应组合 根据公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2015)中关于作用效应组合的规定： 跨中弯矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9(1.2141.26+1.467.12)=237.12kNm 边墙内侧边缘处剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.298.70+1.448.46)=167.66kN4.持久状况承载能力极限状态计算 截面有效高度 h0=d1-c-3/2=40-3-1.500=35.5cm=0.355m1) 砼受压区高度 x=fsdAs/fcd/b=3300.006158/13.8/0.99=0.149m 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018)中关于相对界限受压区高度b的规定: HRB400钢筋的相对界限受压区高度b=0.53。 xbh0=0.530.355=0.188m 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 3362-2018)中关于受弯构件最小配筋百分率的规定: P=100As/b/h0=1.75，不小于45ftd/fsd=0.19,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 3362-2018)中关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定: fcdbx(h0-x/2)=13.810000.990.149(0.355-0.149/2) =570.28kNm0Md=237.12kNm 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 3362-2018)中关于抗剪截面验算的规定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=0.5110-3300.5990355 =981.74kN0Vd=167.66kN 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 3362-2018)中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 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.390.9910000.3551000 =305.32kN0Vd=167.66kN 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 3362-2018)中构造要求配置箍筋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 3362-2018)中关于裂缝宽度验算的规定: 环境类别为I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 =1.0141.26+0.767.12=188.24kNm 作用长期效应组合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.0141.26+0.467.12=168.10kNm 受拉钢筋的应力 ss=Ms/0.87/As/h0=188.24/0.87/0.006158/0.355=98.97Mpa 作用长期效应影响系数 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.5168.10/188.24=1.45 裂缝宽度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.451.1598.97(30+28)/2.00105/(0.28+100.0175) =0.10mm0.20mm 裂缝宽度满足规范要求二.台身及基础计算1.设计资料 基础为分离式，基础襟边C1=0.50m，台身宽C2=1.43m，基础宽C3=3.43m 背墙宽C4=1.08m，搭接宽度C5=0.35m，基础高度为1.00m，铺底厚为0.40m 涵洞净高H0=5.00m，计算高度H1=5.40m，基础顶深H2=7.46m，基础为2级扩大基础 台身容重为23kN/m3，基础容重为23kN/m3，铺底容重为23kN/m3 台身轴心抗压强度fcd=5.87Mpa，台身弯曲抗拉强度ftmd=0.66Mpa，台身直接抗剪强度fvd=1.32Mpa 地基承载力容许值为30kPa，回填土的内摩擦角为30 将台身简化为上下端铰支模型，取台宽b=0.99m进行计算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)=4.19m 计算长度B=7.42m =560/7.42/4.19/18=1.00m 土的侧压力系数 =tan2(45-30/2)=0.3333 q1=(H+h+d1/2)b18 =(1.66+1.00+0.20)0.990.333318=16.99kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)b18 =(1.66+1.00+5.00+0.20+0.40)0.990.333318=49.07kN/m A端处剪力 =103.62kN 最大弯矩位置x0的计算 =5.94kN/m =2.49m 最大弯矩计算 =121.18kNm2) 竖向力 当x0=2.49m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)P1112.52-0.54-60.76P231.950.185.59P39.840.181.72P488.380.000.00P242.69M=-53.453) 截面验算 作用效应组合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=94.96kNm 0Nd=0.91.2P=262.10kN 0Vd=0.91.4QA=130.56kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=0.362m (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=0.289b=0.2861 iy=0.289C2=0.4133 构件长细比，其中长细比修正系数取1.3，构件计算长度l0取1.0H1=5.40m =4.8533 =7.0103 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 =0.5432 =0.9468 砌体偏心受压构件承载力影响系数 =0.5271 构件截面面积 A=C2*b=1.4157m2 由公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中中关于偏心矩e的规定，现偏心矩e=0.362m，小于等于0.60.5C2=0.43m，所以现根据公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)中验算偏心受压承载力 =4380.61kN 0Nd=262.10kN 偏心受压承载力满足要求 (2) 正截面