管涵涵洞计算示例

管涵涵洞计算示例

钢筋混凝土管涵外径1.5米，上部填土高度1.73米，土容重318/kN m ，管下粘土的0[]120kPa σ=，管壁厚0.10m ，每节长1m ，混凝土C15, 224/kN m γ=，钢筋为R235，进出口形式采用八字墙形式，涵洞洞底中心标高为xxx 米，路线设计标高为xxx 米。

1. 恒载计算 填土垂直压力：

2h 18 1.7331.14/q kN m γ=⨯=⨯=土

管节垂直压力：

2240.10 2.4/q t kN m γ=⨯=⨯=自 ,故2+33.54/q q q kN m ==土恒自 2. 荷载计算

按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.1条和第4.3.2条规定，本设计采用车辆荷载，公路―Ⅰ级和公路―Ⅱ级荷载采用相同的车辆荷载标准，填料厚度等于或大于0.5m 的涵洞不计冲击力。

按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.4条规定计算荷载分布宽度：

一个后轮单边荷载横向分布宽度=（0.6/2+1.73×tan30°）=1.299m>1.3/2=0.65m 且>1.8/2=0.9m ，

各轮垂直荷载分布宽度互相重叠 故荷载横向分布宽度a 应该按两辆车后轮外边至外边计算，即

0.6

(

1.73tan 30)2(1.32 1.8)7.4982

a m =+⨯︒⨯++⨯= 一个车轮的纵向分布宽度0.2 1.73tan 30 1.0990.72m m =

+⨯︒==1.4＞2

同理，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 按两轮（后轮）外边至外边计算，即：

0.2

(

1.73tan 30)2 1.4 3.5982

b m =+⨯︒⨯+= 22(2140)

20.76/7.498 3.598

q kN m ⨯⨯=

=⨯汽车

3. 管壁弯矩计算：

忽略管壁环向压应力及径向剪应力N 和V ，仅考虑管壁上的弯矩， 上部填土重产生的弯矩：21230.137(1)M M M q R λ===-土

管壁自重产生的弯矩：2221230.304;0.337;0.369;M q R M q R M q R ===自重自自 车辆荷载产生的弯矩：21230.137(1)M M M q R λ===-汽车 式中： q 土 q 自―填土、管壁自重产生的垂直压力； R ―管壁中线半径；

λ―土的侧压系数，2tan (45)2ϕ

λ=︒-；

q 汽车―汽车荷载产生的垂直压力； 因此，恒载产生的最大弯矩为：

22350.13731.140.7[1tan(45)]0.369 2.40.7 1.442

M kN m ︒

=⨯⨯-︒-

+⨯⨯=⋅恒 2350.13720.760.7[1tan(45)]0.6682

M kN m ︒

=⨯⨯-︒-

=⋅汽车 4. 荷载组合：

按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.6条进行作用效应组合，则

承载能力极限状态组合：

1.2 1.4M M M =+恒汽车=1.2×1.44+1.4×0.668=

2.663 kN·m

正常使用状态极限状态组合：

短期组合 0.7M M M =+恒汽车=1.44+0.7×0.668 =1.908kN·m 长期组合 0.4M M M =+恒汽车=1.44+0.4×

0.668 =1.707 kN·m 5. 管节处预留接缝宽1cm ，故实际管节长99cm ，承受1m 长度内的荷载，考察任一位置都可以承受正、负弯矩，布置双层钢筋φ10@100cm 。

由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.2.2条中公式按单筋截面(不考虑受压钢筋)计算：

195(1078.5)

22.416.9990

x mm ⨯⨯=

=⨯ 01002575h mm =-=

00750.6246.522.41h mm δ=⨯=＞

符合《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.2.2.3条规定的

022.41

() 6.999022.41(75)9.77 2.66322x fbx h kN m kN m -=⨯⨯⨯-=⋅⋅＞

截面强度满足要求。

6. 由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第6.4.3条和第6.4.4条规定，

6

0 1.9081037.250.870.8778.51075

s M MPa A h σ⨯===⨯⨯⨯短短

1078.5

0.010699075

μ⨯=

=⨯

C 1=1.4（光面钢筋） C 2=1+0.5×(1.908/1.707)=1.559 C 3=1.15

123

5

37.25

(30)

1.4 1.559 1.15

(3010)

2.1100.050.20.28100.28100.0106

b

tk C C C d E W mm mm

σρ

+⨯⨯+⨯=

=

=++⨯短

＜满足规范第6.4.2条规定。

7. 基底应力验算：

按《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第2.1.4条，本题地基土承载力不做修正，即σσ

[]=[].

本题基础按承受中心荷载计算：

q'

恒

=(1.73+1.5) ⨯18+24×1.4⨯π⨯0.1=68.7kN/m2

N=( q'

恒

+q汽车)×A=(68.7+20.76) ×1=89.46kN；

max

90.36

N

kPa A

σσ

==

＜[],满足设计要求。