圆管涵结构计算书
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
钢筋混凝土圆管涵结构计算书一、基本设计资料
1.依据规范及参考书目:
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),简称《桥规》
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)
《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ 022-85)
《公路小桥涵设计示例》(刘培文、周卫编著)
《公路涵洞设计细则》(JTG-2007)
《公路小桥涵勘测设计》(孙家驷主编)第三版
2.计算参数:
圆管涵内径D = 1000 mm 外径1170mm 圆管涵壁厚t = 85 mm
填土深度H = 1100 mm 填土容重γ1 = 18.00 kN/m3
混凝土强度级别:C30
汽车荷载等级:公路-I级
由公路桥涵地基及基础设计规范3.3.4求得:
修正后地基土容许承载力[fa] = 150.0 kPa
管节长度L = 1000 mm 填土内摩擦角φ= 30.0 度
钢筋强度等级:R235 钢筋保护层厚度as = 30 mm
受力钢筋布置方案:φ10@100 mm
二、荷载计算
1.恒载计算
填土产生的垂直压力:
q土= γ1×H = 18.0×1100/1000 = 19.80 kN/m2
管节自重产生的垂直压力:
q自= 25×t = 25×85/1000 = 2.13kN/m2
故:
q恒= q土+ q自= 19.80 + 2.125 = 21.93kN/m2
2.活载计算
按《公路桥涵设计通用规范》(D60)第4.3.1条和第4.3.2条规定,计算采用车辆荷载;
当填土厚度大于或等于0.5m 时,涵洞不考虑冲击力。
按(D60)第4.3.5条规定计算荷载分布宽度。
一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.6/2+1100/1000×tan30°=0.935 m
由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.99 m > 1.8/2 m 故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠,荷载横向分布宽度a 应按两辆车后轮外边至外边计算:
a=(0.6/2+1100/1000×tan30°)×2+1.3+1.8×2=6.77 m
一个车轮的纵向分布宽度=0.2/2+1100/1000×tan30°=0.735m
由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.735m > 1.4/2 m
故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠,荷载纵向分布宽度b 应按二轮外边至外边计算:
b=(0.2/2+1100/1000×tan30°)×2+1.4=2.87m
q 汽 = 2×(2×140)/(a ×b )
= 560/(6.77×2.87) = 28.82 kN/m 2
3.管壁弯矩计算
忽略管壁环向压力及径向剪力,仅考虑管壁上的弯矩。
管壁中线半径R = (D/2 + t/2)= (1000/2 + 85/2)/1000 = 0.5425 m
土的侧压系数λ = tan 2(45°- φ/2 )= 0.333 (1)填土在管壁截面上产生的弯矩
)1(137.02321λ-===qR M M M
M 1 = 0.137×q 土×R 2×(1-λ) = 0.137×19.80×0.54252×(1-0.333) = 0.53 kN ·m (2)管壁自重在截面上产生的弯矩
2
3222
1369.0'337.0'304.0'qR M qR M qR M ===
M 3= 0.369×q 自×R 2 = 0.369×2.13×0.54252 = 0.23 kN·m
恒载产生的最大弯矩
M 恒 = M 1 + M 3 = 0.53 + 0.23 = 0.76 kN·m (3)车辆荷载在截面上产生的弯矩
)1(137.0''''''2321λ-===qR M M M
M 汽 = 0.137×q 汽×R 2×(1-λ) = 0.137×28.82×0.54252×(1-0.333) = 0.78 kN ·m
4.荷载组合
按(D60)第4.1.6条进行作用效应组合
承载能力极限状态组合:
M ud = 1.2×M 恒 + 1.4×M 汽 = 1.2×0.76 + 1.4×0.78 = 2.00 kN·m
正常使用极限状态组合:
短期组合M sd = M 恒 + 0.7M 汽 = 0.76 + 0.7×0.78= 1.31 kN·m 长期组合M ld = M 恒 + 0.4M 汽 = 0.76 + 0.4×0.78 = 1.07kN·m
三、强度验算
1.材料参数
从《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(D62)中表3.1.4查得:
C30混凝土的轴心抗压强度设计值f cd = 13.8 MPa
从(D62)中表3.2.3-1查得:
R235钢筋的抗拉强度设计值f sd = 195 MPa
从(D62)中表3.2.4查得:
R235钢筋的弹性模量E s = 2.1×105 MPa
从(D62)中表5.2.1查得:
构件的正截面相对界限受压区高度ξb = 0.62
2.验算结果
管节处预留10mm 接缝宽度,故实际管节长为1000-10 = 990 mm 考虑任意位置都可能承受正、负弯矩,故管涵内、外侧都应布置钢筋。 由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》,按单筋界面算x 。
ho = 85-30 = 55 mm
x = f sd As/(f cd b )
= 195×11×78.5/(13.8×990) = 12.3 mm
ho×ξb = 55×0.62 = 34.1 mm > x = 12.3 mm ,满足要求
f cd ×b ×x ×(ho-x/2)×10-6 = 13.8×990×12.3×(55-12.3/2)×10-6 = 8.21 kN·m > γo×Mud = 1.1×2.00 = 2.20 kN·m