顶板35mm钢筋混凝土箱涵结构设计

钢筋混凝土箱涵结构设计

工程设计

一、设计资料

箱涵净跨径L。=2×4m，净高H。=2.5m，箱涵底面铺装砼0.1m+级配砂砾层0.8m（平均），两端填土r=18KN/m3,Φ=16.8°，箱涵主体结构砼强度等级为C30，箱涵基础垫层采用C15砼，受力钢筋采用HRB335钢筋，地基为细砂。截面尺寸见图L-01。

图L-01

二、设计依据

《公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）

三、荷载计算

1、恒载

恒载竖向压力 p恒=γ

1H+

γ

2δ=63.47kN/m

2

顶板处 e p1=γ

1Htan

2（45°-Φ/2）= 30.18 kN/m2

底板处 e p2= γ

1（H+h）tan

2（45°-Φ/3）= 61.95 kN/m2

2、活载

水荷载垂直压力q车= ∑G/(a×b) = 32.26 kN/m

2水荷载水平压力e车= q车tan2(45°-φ/2) = 17.79 kN/m2

四、内力计算

1、构件刚度比 K=（I1/I2）×（hp/L p）=0.43

u=2K+1=1.87

2、节点弯矩和轴向力计算

截面构造如图L-02。

图L-02

①a种荷载作用下（图L-03）

图L-03

涵洞四角节点弯矩 M aA=M aC=M aE=M aF= -1/u·pL p2/12

M BA=M BE=M DC=M DF= -(3K+1)/u·pL p2/12

M BD=M DB=0

横梁内法向力 N a1=N a2=N a1'=N a2'=0

侧墙内法向力 N a3=N a4=（M BA-M aA+pL p2/2）/L p

N a5= -（N a3+N a4）

恒载 P=P恒 =63.47kN/m2

M aA=M aC=M aE=M aF= -54.82 kN·m M BA=M BE=M DC=M DF= -126.19 kN·m

N a3=N a4=123.41 kN·m

N a5= -246.83kN

2 水荷载p = q车= 32.26 kN/m

M aA = M aC = M aE = M aF = -27.86 kN·m

M BA = M BE = M DC = M DF = -64.13 kN·m

N a3 = N a4 = 62.72 kN

N a5= -125.45 kN

② b种荷载作用下（图L-04）

图L-04 M bA=M bC=M bE=M bF=-K·/ph p2/6u

M BA=M BE=M DC=M DF=K·/ph p2/12u M BD=M DB=0

N b1=N b2=N b1'=N b2'=ph p/2

N b3=N b4=（M BA-M bA）/L p

N b5=-（N b3+N b4）

恒载 p=e p1= 30.18 kN/m2

M bA=M bC=M bE=M bF=-9.49 kN·m M BA=M BE=M DC=M DF= 4.75 kN·m N b1=N b2=N b1'=N b2'= 43.01 kN N b3=N b4=-3.24 kN

N b5= 6.47 kN

③c种荷载作用下（图L-05）

图L-05

Φ=20u（K+6）/K=553.90

M cA=M cE=-（8K+59）·ph p2/6Φ

M cC=M cF=-（12K+61）·ph p2/6Φ

M BA=M BE=（7K+31）·ph p2/6Φ

M DC=M DF=（3K+29）·ph p2/6Φ

M BD=M DB=0

N c1=N c1'=ph p/6+(M cC-M cA)/h p

N c2=N c2'=ph p/3-(M cC-M cA)/h p

N c3=N c4=（M BA-M cA）/L p

N c5=-（N c3+N c4）

恒载 p=e p2- e p1= 31.77 kN·m2 Mc A=M cE=-4.85 kN·m

M cC=M cF=-5.14 kN·m

M BA=M BE= 2.64 kN·m

M DC=M DF= 2.35 kN·m

N c1=N c1'=14.99 kN

N c2=N c2'= 30.28 kN

N c3=N c4= 1.70 kN

N c5=-3.41 kN

④d种荷载作用下（图L-06）

L-06

Φ1=20（K+2）（6K2+6K+1）=230.41

Φ2=u/K=4.30

Φ3=120K3+278K2+335K+63=270.52

Φ4=120K3+529K2+382K+63=338.17

Φ5=360K3+742K2+285K+27=319.80

Φ6=120K3+611K2+558K+87=453.98

M dA=（-2/Φ2+Φ3/Φ1）·ph p2/4

M dE=（-2/Φ2-Φ3/Φ1）·ph p2/4

M dC=-（2/Φ2+Φ5/Φ1）·ph p2/24

M dF=-（2/Φ2-Φ5/Φ1）·ph p2/24

M BA=-（-2/Φ2+Φ4/Φ1）·ph p2/24

M BE=-（-2/Φ2-Φ4/Φ1）·ph p2/24

M DC=（1/Φ2+Φ6/Φ1）·ph p2/24

M DF=（1/Φ2-Φ6/Φ1）·ph p2/24

M BD=-Φ4 ·ph p2/12Φ1

M DB=Φ6·ph p2/12Φ1

N d1=（M dC+ph p2/2-M dA）/h p

N d2=ph p-N d1

N d1'=（M dF-M dE）/h p

N d2'=ph p-N d1'

N d3=（M BA+M BD-M dA）/L p

N d4=(M BE+M BD-M dE)/L p

N d5=-（N d3+N d4）

2水荷载p = e水= 17.79 kN/m

M dA = 25.63 kN·m

M dE = -59.20 kN·m

M dC = -11.16 kN·m

M dF = 5.56 kN·m

M BA = -11.64 kN·m

M BE = 6.04 kN·m

M DC = 13.26 kN·m

M DF = -10.47 kN·m

M BD = -17.68 kN·m

M DB = 23.73 kN·m

N d1 = -38.26 kN

N d2 = 88.97 kN

N d1' = -0.17 kN

N d2' = 50.88 kN

N d3 = -12.49 kN

N d4 = 10.81 kN

N d5 = 1.68 kN