1.5m盖板涵结构计算书

1.5米净跨径盖板涵结构计算

1 盖板计算

1.1设计资料

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f cd=13.8Mpa；轴心抗拉强度f td=1.39Mpa；

主拉钢筋等级为HRB335；抗拉强度设计值f sd=280Mpa；

主筋直径为18mm，外径为18mm，共5根，选用钢筋总面积A s=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

L a=1.6+2·H·tan30=1.6+2×0.8×0.577=2.52m 车辆荷载垂直板跨长

L b=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/L a/L b=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·L a·(L-L a/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·L a·b·(L0-L a/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

γ0M d=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

γ0V d=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=f sd·A s/f cd/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·A s/b/h0=1.6，不小于45f td/f sd=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:

f cd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×0.50×0.052(0.159-0.052/2)

=47.72kNm≥γ0M d=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·f cu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×500×159

=222.074kN≥γ0V d=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·f td·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×0.50×1000×0.159×1000

=69.07kN≥γ0V d=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

M s=1.0M1+0.7M2

=1.0×0.7+0.7×5.04=4.23kNm

作用长期效应组合

M i=1.0M1+0.4M2

=1.0×0.7+0.4×5.04=2.72kNm

受拉钢筋的应力

σ

ss=M s/0.87/A s/h0=4.23/0.87/0.001272/0.159=24.04Mpa

作用长期效应影响系数