箱涵结构设计详解

1、孔径及净空净跨径L 0 =5m 净高

h 0 =4m

2、设计安全等级二级结构重要性系数r 0 =

1.0

3、汽车荷载荷载等级公路 —

Ⅰ级4、填土情况涵顶填土高度

H = 5.8m 土的内摩擦角

Φ =35°填土容重γ1 =18kN/m 3地基容许承载力[σ0] =

250

kPa

5、建筑材料普通钢筋种类

HRB400主钢筋直径22mm 钢筋抗拉强度设计值f sd =

330MPa

涵身混凝土强度等级C 30涵身混凝土抗压强度设f cd =13.8MPa 涵身混凝土抗拉强度设f td = 1.39MPa 钢筋混凝土重力密度γ2 =

25kN/m 3基础混凝土强度等级C 10混凝土重力密度

γ3 =24

kN/m 3(一)截面尺寸拟定 (见顶板、底板厚度δ =0.55m C 1 =0.3m 侧墙厚度t =0.45m C 2 =0.5m 横梁计算跨径

L P = L 0+t

= 5.45m L = L 0

+2t

= 5.9m 侧墙计算高度h P = h 0+δ= 4.55m h = h 0

+2

δ = 5.1m 基础襟边 c =0.2m 基础高度 d =0.1m 基础宽度 B =

6.3

m

图 L-01

(二)荷载计算

1、恒载恒载竖向压力

p 恒 = γ

1H+γ2δ =118.15

kN/m 2恒载水平压力顶板处e P1 = γ

1Htan 2

(4528.29kN/m 2底板处e P2 = γ1(H+h)tan

2

53.17

kN/m 2

2、活载

钢 筋 混 凝 土 箱 涵 结 构 设 计

一 、 设 计 资 料

二 、 设 计 计 算

汽车后轮着地宽度

一个汽车后轮横向分布

> 1.3/2m

> 1.8/2m 故横向分布宽度 a =

(0.6/2+Ht

8.597

m

同理，纵向，汽车后0.2/2+Hta n30°= 3.449 m > 1.4/2

m

故

b =

(0.2/2+Ht 6.897m ∑G =140kN 车辆荷载垂直压力

q 车 = ∑G /(a×b) 2.36kN/m 2车辆荷载水平压力

e 车 = q 车tan 2(45°

0.64

kN/m 2

(三)内力计算

1、构件刚度比

K =(I 1/I 2)×

1.52

2、节点弯矩和轴向力计(1)a种荷载作用下 (图涵洞四角节点弯矩

M aA = M aB = M aC =-1/(K+1)·pL P 2/12横梁内法向力N a1 = N a2

=0侧墙内法向力N a3 = N a4

=

pL P /2

恒载

p = p 恒 =118.15kN/m 2M aA = M aB

= M aC =-115.85kN ·m N a3 = N a4

=321.96kN 车辆荷载

p = q 车 = 2.36kN/m 2M aA = M aB

= M aC =-2.32kN ·m 图 L-02

N a3 = N a4

=

6.43

kN

(2)b种荷载作用下 (图

M bA = M bB = M bC =-K/(K+1)

·ph P 2

/12N b1

= N

b2

=ph P

/2N b3 = N b4=0

恒载

p = e P1 =28.29kN/m 2M bA = M bB

= M bC =-29.47kN ·m N b1 = N b2

=

64.36

kN

(3)c 种荷载作用下 (图

图 L-03

M cA = M cD =-K(3K+8)/[M cB = M cC =-K(2K+7)/[N c1 =ph P

/6+(M

cA

-M cB )/h P N c2 =ph P /3-(M cA -N c3 = N c4=0恒载

p = e P2-e P1 =

24.88kN/m 2M cA = M cD =

-14.40kN ·m M cB

= M cC

=-11.51kN ·m N c1 =

18.23kN N c2 =

38.37

kN

图 L-04

(4)d 种荷载作用下 (图

M dA =-[K(K+3)/6

3.65 m

0.6

/2+Htan30°=

M dB =-[K(K+3)/6

M dC =-[K(K+3)/6

M dD =-[K(K+3)/6N d1 =(M dD

-M dC )/h P N d2 =ph P -(M dD -M dC )/h P N d3 = -N d4=-(M dB -M dC )/L P

车辆荷载

p = e 车 =

0.64kN/m 2M dA =-2.38kN ·m M dB =0.93kN ·m M dC =-1.60kN ·m M dD = 1.72kN ·m 图 L-05

N d1 =0.73kN N d2 = 2.18kN N d3 = -N d4

=

-0.46

kN

(5)节点弯矩、轴力计算按《公路桥涵设计通用

3、构件内力计算(跨中截(1)顶板 (图L-06)

x =L P /2P = 1.2p 恒

+1.4q 车 =145.09kN N x = N 1 =116.65kN M x

=

M B

+N 3x-338.56kN ·m V x = Px-N 3

=

0.65

kN

(2)底板 (图

L-07)

ω1 =1.2p 恒

+1.4(q 车-=143.21kN/m 2ω2 =1.2p 恒+1.4(q 车

=

146.96kN/m 2

x =L P /2

N x = N 3 =394.71kN

M x =M A +N 3x -ω1·x 2/2-=334.52kN ·m V x =ω1x+x 2

(ω2-ω

=-1.90kN

图 L-06

图 L-07