圆管涵结构计算书
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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
（P107 钢筋混凝土圆管涵结构计算，五步）
2．计算参数：（第一步初拟圆管涵断面尺寸）
圆管涵内径D = 1000 mm 外径1200mm 圆管涵壁厚t = 100 mm
填土深度H = 1200 mm 填土容重γ1 = 18.00 kN/m3
混凝土强度级别：C15(应不低于C20，本设计选取C25)
汽车荷载等级：公路-Ⅱ级
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= 35.0 度
钢筋强度等级：R235 钢筋保护层厚度as = 25 mm
受力钢筋布置方案：φ10@100 mm
二、荷载计算（第二步外力计算）
1．恒载计算
填土产生的垂直压力：
q土= γ1×H = 18.0×1200/1000 = 21.60 kN/m2
管节自重产生的垂直压力：
q自= 24×t = 25×100/1000 = 2.50 kN/m2
故：
q恒= q土+ q自= 21.60 + 2.50 = 24.10 kN/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+1200/1000×tan30°=0.99 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+1200/1000×tan30°）×2+1.3+1.8×2=6.89 m
一个车轮的纵向分布宽度=0.2/2+1200/1000×tan30°=0.79 m
由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.79 m > 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+1200/1000×tan30°）×2+1.4=2.99 m
q 汽 = 2×（2×140）/（a ×b ）
= 560/（6.89×2.99） = 27.24 kN/m 2
3．管壁弯矩计算（第三步 内力计算）
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 + 100/2）/1000 = 0.55 m
土的侧压系数λ = tan 2（45°- φ/2 = 0.271 （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） = 0.137×21.60×0.552×（1-0.271） = 0.65 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 2 = 0.369×q 自×R 2 = 0.369×2.50×0.552 = 0.28 kN·m
恒载产生的最大弯矩
M 恒 = M 1 + M 2 = 0.65 + 0.28 = 0.93 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） = 0.137×27.24×0.552×（1-0.271） = 0.82 kN ·m
4．荷载组合（第四步 内力组合）
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 = 1.2×0.93 + 1.4×0.82 = 2.27 kN·m
正常使用极限状态组合：
短期组合M sd = M 恒 + 0.7M 汽 = 0.93 + 0.7×0.82 = 1.51 kN·m
长期组合M ld = M 恒 + 0.4M 汽 = 0.93 + 0.4×0.82 = 1.26 kN·m
三、强度验算（第五步 强度和刚度验算）
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：
C15混凝土的轴心抗压强度设计值f cd = 6.9 MPa (C25：11.5MPa)
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 = 210000.0×105 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。