PCVX涵洞计算过程

PCVX涵洞计算过程

一：圆管涵

《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-4--2007）规定：

1：混凝土圆管涵设计可仅考虑车辆荷载、圆管涵自重和填土产生的等效荷载的作用组合。管壁环向压力和径向剪力可不计算，仅考虑弯矩作用效应。

2：车辆荷载和填土载截面上的弯矩作用效应M可按下式计算：

M=0.137*q*R^2*（1-λ）

λ=（tan（45°- & / 2））^2 （&为土的内摩擦角）

3：圆管涵自重在截面上的弯矩作用效应Mz可按下式计算：

Mz=0.369*r*t*R^2

4：混凝土圆管涵结构应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62）的规定进行承载能力极限状态的承载能力（强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度的验算。

程序中圆管涵的计算过程为：

1：恒载计算

（1）：计算系数K

根据填土高h和涵洞外形宽D的比值查表得到。

（2）填土产生的垂直压力q

q=K*r*h

其中：r……土容重（在程序中取常用值18KN/m^3）；

（3）自重产生的垂直压力q自

q自=r1*t

其中：r1……管壁容重

t……管壁厚度

2：活载计算

（1）：活载产生的垂直压力q汽

根据路面宽度来布置汽车车辆数，并进行车道系数折减，然后根据车辆数和填土高度计算扩散到涵洞顶部的压力（此过程比较复杂，不作详细描述。）

3：管壁弯矩计算

（1）：土压力产生的弯矩

M土=0.137*q*R^2*（1-λ）

（2）：管节自重产生的弯矩

M自=0.369*q自*R^2

（3）：设计荷载产生的弯矩

M设=0.137*q汽*R^2 *（1-λ）

其中：R……为内径的一半加壁厚的一半

4：荷载组合

（1）：承载能力极限状态组合

Md=1.2 * (M土+ M自) + 1.4 * M设

（2）：正常使用极限状态组合

短期组合Msd=(M土+ M自) + 0.7 * M设

长期组合Mld=(M土+ M自) + 0.4 * M设

5：截面强度计算

（1）：计算临界受压高度

x=（内层箍筋抗拉强度*内层箍筋面积）/（管壁抗压强度*管节长度）（2）：计算截面有效高度

h0=管壁厚度–混凝土保护层厚度–内层箍筋半径

（3）：判断x的有效性

如果x < h0*ξ b ，则受压高度满足要求

其中ξb……相对界限受压区高度

（4）：强度验算

设计强度为fcd*b*x*（h0 – x/2）

如果设计强度> r0 * Md ，则截面强度满足要求。

其中r0……结构重要性系数（取0.9）

6：裂缝宽度验算

（1）：δss计算

δss = Msd / 0.87*As*h0

其中As……内层箍筋面积

（2）：系数确定

C1 （光圆钢筋取1.4，带肋钢筋取1.0）

C2 = Mld / Msd

C3 = 1.15

（3）：裂缝宽度

Wtk = C1*C2*C3*δss / Ess*（30 + d）/ （0.28 + 10*p）

其中p……内层箍筋配筋率（As / 截面面积）

如果Wtk < 0.2mm （一，二类环境），则裂缝宽度满足要求。

7：基底应力验算

因为圆管涵的外径有限制，所以圆管涵的基底容许应力等于基底应力

q’ = （外径+ 填土高度）*r + r1*壁厚*3.14

N = （q’ + q汽）*A

计算δmax = N / A

如果δman < 基底容许应力，则基础承载力满足要求。

二：盖板涵（暗涵）

《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-4--2007）规定：

1：盖板的两端铰接支撑在台身上，台身下端与基础固结。盖板可按两端简之的板计算，可不考虑涵台传来的水平力。当涵台结构无支撑梁时，宜以净跨径加板厚作为计算跨径计算弯矩效应，并以净跨径为计算跨径计算剪力效应。

2：板的长度与宽度之比大于或等于2时，可按简之单向板计算。

3：正交盖板涵的设计可仅考虑车辆荷载、盖板涵自重和填土产生的等效荷载作用效应组合。

4：正交盖板涵结构应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62）

的规定进行承载能力极限状态的承载能力（正截面强度和斜截面强度）和正常使用极限状态下的裂缝宽度、刚度的验算。

5：钢筋混凝土正交盖板涵应按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中最小钢筋配筋率的规定。

6：正交盖板涵尚应按相关标准规定进行附属结构的验算。

程序中圆管涵的计算过程为：

1：恒载计算

（1）：系数K计算（同管涵）

（2）：土压力

q = K*r*h

（3）：自重产生的垂直压力q自

q自=r1*t

（4）：恒载产生的支座剪力

V恒= (q土+ q自) * 净跨径/ 2

（5）：恒载产生的跨中弯矩

M恒= 1 / 8 * (Q + Qz) * 计算跨径^ 2

2：活载计算

活载计算方法同管涵

得到最大弯矩M设，最大剪力Q设

3：荷载组合

（1）：承载能力极限状态效应组合

Md = 1.2 * M恒+ 1.4 * M设

V支= 1.2 * V恒(支) + 1.4 * V汽(支)

（2）：正常使用极限状态效应组合

短期组合Msd = M恒+ 0.7 * M设

长期组合Mld = M恒+ 0.4 * M设

4：构件计算

（1）：正截面强度计算

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.2-1和5.2.2-2公式计算。

根据公式：

r0 * Md <= fcd * b * x * (h0 - x/2)

fsd * As = fcd * b * x

可以解得：x，As （此处As为需要的钢筋最小面积）

判断如果x < h0*ξ b ，则受压高度满足要求。

根据实际输入的钢筋参数（主筋参数），计算出实际的钢筋面积A0。

如果A0 > As, 则正截面强度满足要求。

（2）：斜截面强度计算

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第5.2.9条计算。

Vx = 0.51 * 10 ^ (-3) * fck ^ (1 / 2) * b* h0

如果Vx >= r0 * Vd ，则抗剪截面符合要求。