1、 3米凈跨徑2.7米填土暗蓋板涵整體計算一.蓋板計算1.設計資料 汽車荷載等級：公路-II級； 環境類別：II類環境； 凈跨徑：L0=3m； 單側擱置長度：0.18m； 計算跨徑：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；保護層厚度c=3cm； 混凝土強度等級為C30； 軸心抗壓強度fcd=13.8Mpa； 軸心抗拉強度ftd=1.39Mpa； 主拉鋼筋等級為HRB335； 抗拉強度設計值fsd=280Mpa； 主筋直徑為20mm，外徑為22mm，共12根，選用鋼筋總面積As=0.003770m2 蓋板容重1=25kN/

2、m3； 土容重2=22kN/m3 根據公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中關于涵洞結構的計算假定：蓋板按兩端簡支的板計算，可不考慮涵臺傳來的水平力2.外力計算1) 永久作用 (1) 豎向土壓力 q=2Hb=222.70.99=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） 根據公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)中的規定： 計算涵洞頂上車輛荷載引起的豎向土壓力時，車輪按其著地面積的邊緣向下做30角分布。當幾個車輪的壓力擴散線相重疊時，擴散面

3、積以最外面的擴散線為準 根據公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)中關于車輛荷載的規定： 車輛荷載順板跨長 La=1.6+2Htan30=1.6+22.70.577=4.72m 車輛荷載垂直板跨長 Lb=5.5+2Htan30=5.5+22.70.577=8.62m 車輪重 P=560kN 車輪重壓強L p=P/La/Lb=560/4.72/8.62=13.77kN/m23.內力計算及荷載組合1) 由永久作用引起的內力 跨中彎矩 M1=(q+g)L2/8=(58.81+8.04)3.182/8=84.50kNm 邊墻內側邊緣處剪力 V1=(q+g)L0/2=(58.81+8.04)3

4、/2=100.27kN2) 由車輛荷載引起的內力 跨中彎矩 M2=pL2b/8=13.773.1820.99/8=17.24kNm 邊墻內側邊緣處剪力 V2=pL0b/2=13.773.000.99/2=20.45kN3) 作用效應組合 根據公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)中關于作用效應組合的規定： 跨中彎矩 0Md=0.9(1.2M1+1.4M2) =0.9(1.284.50+1.417.24)=112.98kNm 邊墻內側邊緣處剪力 0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2) =0.9(1.2100.27+1.420.45)=134.07kN4.持久狀況承載能力極限狀態計算

5、截面有效高度 h0=d1-c-2.2/2=30-3-1.100=25.9cm=0.259m1) 砼受壓區高度 x=fsdAs/fcd/b=2800.003770/13.8/0.99=0.077m 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中關于相對界限受壓區高度b的規定: HRB335鋼筋的相對界限受壓區高度b=0.56。 xbh0=0.560.259=0.145m 砼受壓區高度滿足規范要求2) 最小配筋率 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中關于受彎構件最小配筋百分率的規定: P=100As/b/h0=1.47，不小于45f

6、td/fsd=0.22,同時不小于0.2 主筋配筋率滿足規范要求3) 正截面抗彎承載力驗算 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中關于受彎構件正截面抗彎承載力計算的規定: fcdbx(h0-x/2)=13.810000.990.077(0.259-0.077/2) =232.64kNm0Md=112.98kNm 正截面抗彎承載力滿足規范要求4) 斜截面抗剪承載力驗算 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中關于抗剪截面驗算的規定: 0.5110-3fcu,k0.5bh0=0.5110-3300.5990259 =716.25

7、kN0Vd=134.07kN 抗剪截面滿足規范要求。 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中關于受彎構件斜截面抗剪承載力驗算的規定: 對于板式受彎構件，公式可乘以1.25提高系數 1.250.510-32ftdbh0=1.250.000511.390.9910000.2591000 =222.76kN0Vd=134.07kN 可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，只需按照公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中構造要求配置箍筋5.裂縫寬度計算 根據公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)中6.4關于裂縫寬度

8、驗算的規定: 環境類別為II類環境，對于鋼筋混凝土構件，最大裂縫寬度不應超過0.20mm 作用短期效應組合 Ms=1.0M1+0.7M2 =1.084.50+0.717.24=96.57kNm 作用長期效應組合 Ml=1.0M1+0.4M2 =1.084.50+0.417.24=91.40kNm 受拉鋼筋的應力 ss=Ms/0.87/As/h0=96.57/0.87/0.003770/0.259=113.66Mpa 作用長期效應影響系數 C2=1+0.5Ml/Ms=1+0.591.40/96.57=1.47 裂縫寬度 Wfk=C1C2C3ss(30+d)/Es/(0.28+10) =11.47

9、1.15113.66(30+20)/2.00105/(0.28+100.0147) =0.11mm0.20mm 裂縫寬度滿足規范要求二.臺身及基礎計算1.設計資料 基礎為整體式，基礎襟邊C1=0.10m，臺身寬C2=0.60m，基礎寬C3=2.20m 背墻寬C4=0.42m，搭接寬度C5=0.18m，基礎高度為0.40m，鋪底厚為0.40m 涵洞凈高H0=2.00m，計算高度H1=2.35m，基礎頂深H2=5.40m 臺身容重為22.5kN/m3，基礎容重為23kN/m3，鋪底容重為23kN/m3 臺身軸心抗壓強度fcd=13.80Mpa，臺身彎曲抗拉強度ftmd=1.39Mpa，臺身直接抗剪

10、強度fvd=1.43Mpa 地基承載力容許值為400kPa，回填土的內摩擦角為40 將臺身簡化為上端鉸支、下端固結模型，取臺寬b=0.99m進行計算2.臺身驗算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(45-40/2)=2.42m 計算長度B=8.62m =560/8.62/2.42/22=1.22m 土的側壓力系數 =tan2(45-40/2)=0.2174 q1=(H+h+d1/2)b22 =(2.7+1.22+0.15)0.990.217422=19.27kN/m q2=(H+h+H0+0.40/2+d1)b22 =(2.7+1.22+2.00+

11、0.20+0.30)0.990.217422=30.40kN/m A端處彎矩 =-17.40kNm A端處剪力 =38.76kN 最大彎矩位置x0的計算 =4.74kN/m =1.44m 最大彎矩計算 =9.26kNm2) 豎向力 當x0=1.44m時，臺身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) 截面驗算 作用效應組合 0Md=0.9(1.2M+1.4Mmax)=-11.13kNm 0Nd=0.

12、91.2P=162.03kN 0Vd=0.91.4QA=48.84kN 偏心矩e e=0Md/0Nd=-0.069m (1) 偏心受壓承載力驗算 現根據公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中條文、4.0.7計算偏心受壓構件承載力影響系數 彎曲平面內的截面回旋半徑 ix=0.289b=0.2861 iy=0.289C2=0.1734 構件長細比，其中長細比修正系數取1.3，構件計算長度l0取0.7H1=1.64m =3.5236 =2.1355 x方向和y方向偏心受壓構件承載力影響系數，其中m取8.0，a取0.002 =0.8605 =1.0037 砌體偏心受壓構件承載力影響系數 =

13、0.8632 構件截面面積 A=C2*b=0.5940m2 由公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中條文中關于偏心矩e的規定，現偏心矩e=-0.069m，小于等于0.60.5C2=0.18m，所以現根據公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中條文4.0.5驗算偏心受壓承載力 =7075.92kN 0Nd=162.03kN 偏心受壓承載力滿足要求 (2) 正截面受彎承載力驗算 構件受拉邊緣的彈性抵抗矩 W=bC22/6=0.0594 現根據公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中條文計算正截面受彎承載力 Wftmd=82.57kNm 0Md=-11.13kNm 正截面受彎承載力滿足要求 (3) 直接受剪承載力驗算 現根據公路圬工橋涵設計規范(JTG D61-2005)中條文計算直接受剪承載力，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.基底應力驗算 基礎底面上的豎向力、偏心矩及彎矩見下表，其中P9汽是由車輛荷載所產生的蓋板支點反力，豎向力及彎矩進行作用短期效應組合名稱分項系數豎向力(kN)偏心矩