钢筋混凝土箱涵结构计算书

钢筋混凝土箱涵结构计算书

一、设计资料

1、孔径及净空

净跨径Lo＝9.5 m

净高Ho=4.95 m

2、设计安全等级二级

结构重要性系数ro=1

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=0.8 m

土的内摩擦角φ=30 °

填土容重γ1=18 KN/m^3

地基容许承载力[σo]=230 KPa

5、建筑材料

普通钢筋种类HRB400

主钢筋直径25 mm

钢筋抗拉强度设计值fsd=330

涵身砼强度等级C40

涵身砼抗压强度设计值fcd=18.4 MPa

涵身砼抗拉强度设计值ftd=1.65 MPa

钢筋砼重力密度γ2=25 KN/m^3

基础砼强度等级C20

混凝土重力密度γ3=24 KN/m^3

二、设计计算

(一)截面尺寸拟定(见图01)

顶板、底板厚度δ=0.8 m

C1=0.3 m

侧墙厚度t =0.8 m

C2=0.3 m

横梁计算跨径Lp=Lo+t=10.3 m L =Lo+2t=11.1 m

侧墙计算高度hp=ho+δ=5.75 h =ho+2δ=6.55 m

基础襟边c=0.2 m

基础高度d=0.4 m

基础高度B=11.5 m

(二)荷载计算

1、恒载

恒载竖向压力p恒=34.4 kN/m^2

恒载水平压力

顶板处：ep1=4.8 kN/m^2

底板处：ep2=44.1 kN/m^2

2、活载

汽车后轮着地宽度0.6 m,由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）第4.3.4条规定，按30°角方向分布。

一个后轮横向分布宽度a=2.824 m

同理，纵箱，汽车后轮着地宽度0.2 m，则

b=1.124 m

∑G＝140 kN

车辆荷载垂直压力q车=44.1 kN/m^2

车辆荷载水平压力e车=14.7 kN/m^2

(三)内力计算

1、构件刚度比K=0.56

2、节点弯矩和轴向力计算

计算结果见《荷载效应组合汇总表》,相关图示见图02～图05

3、构件内力计算(跨中截面内力) (1)顶板(见图06)

x=Lp/2

P=1.2P恒+1.4q车=103.02kN Nx=N1=100.8kN

Mx=740.66kN.m

Vx=14.3kN

(2)底板(见图07)

ω1=83.78kN/m^2

ω2=122.26kN/m^2

x=5.15

Nx=N3=516.25kN

Mx=735.88kN.m

Vx=-35.24kN

(3)左侧墙(图08)

ω1=27.3kN/m^2

ω2=82.32kN/m^2

x=2.875

Nx=N3=516.25kN

Mx=-412.77kN.m

Vx=17.23kN

(4)右侧墙(见图09)

ω1=6.72kN/m^2

ω2=61.74kN/m^2

x=2.875

Nx=N4=544.84kN

Mx=-474.97kN.m

Vx=-41.93kN

(5)构件内力见《构件内力汇总表》

构件内力汇总表

(四)截面设计

1、顶板(B-C)

钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。

(1)跨中

lo=10.3m h=0.8 m a=0.03 m ho=0.77m b=1m

Md=740.66 kN.m Nd=100.8kN Vd=14.3 kN

eo=Md/Nd=7.348 m

i=h/12^0.5=0.231 m

长细比lo/i=44.6>17.5

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.10条

ξ1＝0.2+2.7eo/ho=25.966>1, 取ξ1＝1

ξ2＝1.15-0.01lo/h=1.021>1, 取ξ2＝1

η=1+(lo/h)^2ξ1ξ2ho/1400eo=1.012

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.5条

e=ηeo+h/2-a=7.806 m

roNde=fcdbx(ho-x/2)

解得x=0.0576985m ≤ξb×ho=0.408 m

故为大偏心构件。

As=0.00291168m^2=2911.7 mm^2

μ=0.38 % ≥0.2%

满足最小配筋率要求。

选用直径为25mm的HRB400钢筋，间距为160 mm。

实际As=3067 mm^2

0.51×10^(-3)×fcu,k^0.5×b×ho=2483.7kN ≥roVd=14.3kN

故抗剪截面符合《公桥规》(JTG D62-2004)第5.2.9条的要求。

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.2.10条

0.50×10^(-3)×α2×ftd×b×ho＝635.25kN ≥roVd=14.3kN

故可不进行斜截面承载能力验算，仅需按《公桥规》(JTG D62-2004)第9.3.13条要求配置

箍筋。

(2)结点

lo=10.3m h=1.1 m a=0.03 m ho=1.07m b=1m

Md=699.1 kN.m Nd=100.8kN Vd=544.84 kN

eo=Md/Nd=6.936 m

i=h/12^0.5=0.318 m

长细比lo/i=32.44 > 17.5

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.10条

ξ1＝0.2+2.7eo/ho=17.701>1, 取ξ1＝1

ξ2＝1.15-0.01lo/h=1.056>1, 取ξ2＝1

η=1+(lo/h)^2ξ1ξ2ho/1400eo=1.01

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.5条

e=ηeo+h/2-a=7.525 m

roNde=fcdbx(ho-x/2)

解得x=0.0392468m ≤ξb×ho=0.567 m

故为大偏心构件。

As=0.00188285m^2=1882.9 mm^2

μ=0.18 % < 0.2%

应按最小配筋率进行配筋。

选用直径为25mm的HRB400钢筋，间距为220 mm。

实际As=2231.2 mm^2

0.51×10^(-3)×fcu,k^0.5×b×ho=3451.3kN ≥roVd=544.8kN

故抗剪截面符合《公桥规》(JTG D62-2004)第5.2.9条的要求。

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.2.10条

0.50×10^(-3)×α2×ftd×b×ho＝882.75kN ≥roVd=544.8kN

故可不进行斜截面承载能力验算，仅需按《公桥规》(JTG D62-2004)第9.3.13条要求配置箍筋。

2、底板(A-D)

钢筋按左右对称，用最不利荷载计算。

(1)跨中

lo=10.3m h=0.8 m a=0.03 m ho=0.77m b=1m

Md=735.88 kN.m Nd=214.36kN Vd=35.24 kN

eo=Md/Nd=3.433 m

i=h/12^0.5=0.231 m

长细比lo/i=44.6 > 17.5

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.10条

ξ1＝0.2+2.7eo/ho=12.237>1, 取ξ1＝1

ξ2＝1.15-0.01lo/h=1.021>1, 取ξ2＝1

η=1+(lo/h)^2ξ1ξ2ho/1400eo=1.027

由《公桥规》(JTG D62-2004)第5.3.5条

e=ηeo+h/2-a=3.896 m

roNde=fcdbx(ho-x/2)

解得x=0.0613935m ≤ξb×ho=0.408 m

故为大偏心构件。