钢筋混凝土箱涵结构设计计算书表格文件下载.xls
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李海川2023/4/28第3页汽车后轮着地宽度0.6m,由公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)第4.3.4条规定,按30角向下分布。
一个汽车后轮横向分布宽0.6/2+Htan30=0.65m1.3/2m1.8/2m故横向分布宽度a=(0.6/2+Htan30)4=2.590m同理,纵向,汽车后轮着地长度0.2m0.2/2+Htan30=0.446m17.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=24.8081.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0411.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.009由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条设计:
李海川2023/4/28第6页e=e0+h/2-a=3.370mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)111.75=13800x(0.35-x/2)解得x=0.024mbh0=0.560.35=0.196m故为大偏心受压构件。
As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0010622m2=1062.2mm2=100As/(bh0)=0.30%0.2%符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第9.1.12条的要求。
选用20290mm,实际As=1083.3mm20.5110-3fcu,k1/2bh0=977.7kNr0Vd=30.5kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条0.5010-32ftdbh0=243.3kNr0Vd=30.5kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2)结点l0=4.36m,h=+C1=0.45m,a=0.05m,h0=0.40m,b=1.00m,Md=113.25kNm,Nd=36.85kN,Vd=225.75kNe0=Md/Nd=3.073mi=h/121/2=0.130m长细比l0/i=33.5617.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=20.9451.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0531.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.009由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条e=e0+h/2-a=3.275mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)108.62=13800x(0.40-x/2)解得x=0.020mbh0=0.560.40=0.224m故为大偏心受压构件。
As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0008764m2=876.4mm2=100As/(bh0)=0.22%0.2%符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第9.1.12条的要求。
选用20350mm,实际As=897.6mm20.5110-3fcu,k1/2bh0=1117.4kNr0Vd=203.2kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条0.5010-32ftdbh0=278.0kNr0Vd=203.2kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
2、底板(A-D)钢筋按左、右对称,用最不利荷载计算。
(1)跨中l0=4.36m,h=0.40m,a=0.05m,h0=0.35m,b=1.00m,Md=122.69kNm,Nd=86.46kN,Vd=7.07kNe0=Md/Nd=1.419m设计:
李海川2023/4/28第7页i=h/121/2=0.115m长细比l0/i=37.7617.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=11.1471.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0411.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.021由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条e=e0+h/2-a=1.599mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)124.40=13800x(0.35-x/2)解得x=0.027mbh0=0.560.35=0.196m故为大偏心受压构件。
As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.001042m2=1042.0mm2=100As/(bh0)=0.30%0.2%符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第9.1.12条的要求。
选用20300mm,实际As=1047.2mm20.5110-3fcu,k1/2bh0=977.7kNr0Vd=6.4kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条0.5010-32ftdbh0=243.3kNr0Vd=6.4kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2)结点l0=4.36m,h=+C1=0.45m,a=0.05m,h0=0.40m,b=1.00m,Md=124.29kNm,Nd=86.46kN,Vd=205.84kNe0=Md/Nd=1.438mi=h/121/2=0.130m长细比l0/i=33.5617.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=9.9041.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0531.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.019由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条e=e0+h/2-a=1.639mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)127.56=13800x(0.40-x/2)解得x=0.024mbh0=0.560.40=0.224m故为大偏心受压构件。
As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.000896m2=896.0mm2=100As/(bh0)=0.22%0.2%符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第9.1.12条的要求。
选用20350mm,实际As=897.6mm20.5110-3fcu,k1/2bh0=1117.4kNr0Vd=185.3kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条设计:
李海川2023/4/28第8页0.5010-32ftdbh0=278.0kNr0Vd=185.3kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
3、左、右侧板(B-A,C-D)
(1)板中l0=2.90m,h=0.36m,a=0.05m,h0=0.31m,b=1.00m,Md=69.97kNm,Nd=225.75kN,Vd=19.49kNe0=Md/Nd=0.310mi=h/121/2=0.104m长细比l0/i=27.9117.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=2.9001.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0691.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.046由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条e=e0+h/2-a=0.454mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)92.31=13800x(0.31-x/2)解得x=0.022mbh0=0.560.31=0.174m故为大偏心受压构件。
As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0003777m2=377.7mm2=100As/(bh0)=0.12%r0Vd=17.5kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条0.5010-32ftdbh0=215.5kNr0Vd=17.5kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(2)结点l0=2.90m,h=t+C2=0.41m,a=0.05m,h0=0.36m,b=1.00m,Md=124.29kNm,Nd=205.84kN,Vd=86.46kNe0=Md/Nd=0.604mi=h/121/2=0.118m长细比l0/i=24.5017.5由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.10条1=0.2+2.7e0/h0=4.7281.0,取1=1.002=1.15-0.01l0/h=1.0791.0,取2=1.00=1+(l0/h)212h0/1400e0=1.021由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.3.5条e=e0+h/2-a=0.772mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)142.96=13800x(0.36-x/2)解得x=0.030mbh0=0.560.36=0.202m故为大偏心受压构件。
设计:
李海川2023/4/28第9页As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0008183m2=818.3mm2=100As/(bh0)=0.23%0.2%符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第9.1.12条的要求。
选用20380mm,实际As=826.7mm20.5110-3fcu,k1/2bh0=1005.6kNr0Vd=77.8kN故抗剪截面符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.9条的要求。
由公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004)第5.2.10条0.5010-32ftdbh0=250.2kNr0Vd=77.8kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算,仅需按(JTGD622004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。
(五五)配配筋筋图图见设计图纸。
(六六)基基底底应应力力验验算算1、荷载计算(取单位涵长计算)
(1)恒载箱重力P箱=22(L+th0+C1C2)=139.5kN基础重力P基=3Bd=53.0kN填土重力P土=1HL=51.0kN
(2)车辆荷载(由图L-07)竖直力P车=q车L=286.7kN水平力E车=e车(h+d)=74.9kN弯矩M车=E车(h+d)/2=138.6kNm2、基底应力N=P箱+P基+P土+P车=530.2kNM=M车=138.6kNm由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485)第3.2.2-2式=N/AM/W=N/B6M/B2=123.3kPa0=100kPa68.8FALSE设计:
李海川2023/4/28第10页钢钢筋筋混混凝凝土土箱箱涵涵结结构构设设计计一一、设设计计资资料料1、孔径及净空净跨径L0=4m净高h0=2.5m2、设计安全等级三级结构重要性系数r0=0.93、汽车荷载荷载等级公路级4、填土情况涵顶填土高度H=0.6m土的内摩擦角=30填土容重1=18kN/m3地基容许承载力0=100kPa5、建筑材料普通钢筋种类HRB335主钢筋直径20mm钢筋抗拉强度设计值fsd=280MPa涵身混凝土强度等级C30涵身混凝土抗压强度设计值fcd=13.8MPa涵身混凝土抗拉强度设计值ftd=1.39MPa钢筋混凝土重力密度2=25kN/m3基础混凝土强度等级C15混凝土重力密度3=24kN/m3二二、设设计计计计算算(一一)截截面面尺尺寸寸拟拟定定(见图L-01)顶板、底板厚度=0.4mC1=0.05m侧墙厚度t=0.36mC2=0.05m横梁计算跨径LP=L0+t=4.36mL=L0+2t=4.72m侧墙计算高度hP=h0+=2.9mh=h0+2=3.3m基础襟边c=0.4m基础高度d=0.4m基础宽度B=5.52m图L-01(二二)荷荷载载计计算算1、恒载恒载竖向压力p恒=1H+2=20.80kN/m2恒载水平压力顶板处eP1=1Htan2(45-/2)=3.60kN/m2底板处eP2=1(H+h)tan2(45-/3)=23.40kN/m22、活载设计:
李海川2023/4/28第11页汽车后轮着地宽度0.6m,由公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)第4.3.4条规定,按30角向下分布。
一个汽车后轮横向分布宽0.6/2+Htan30=0.65m1.3/2m1.8/2m故横向分布宽度a=(0.6/2+Htan30)4=2.586m同理,纵向,汽车后轮着地长度0.2m0.2/2+Htan30=0.446m1.4/2m故b=(0.2/2+Htan30)2=0.893mG=140是否计冲击140kN车辆荷载垂直压力q车=G/2.5=12.84kN/m2车辆荷载水平压力e车=q车tan2(45-/2)=4.28kN/m2(三三)内内力力计计算算1、构件刚度比K=(I1/I2)(hP/LP)=0.912、节点弯矩和轴向力计算
(1)a种荷载作用下(图L-02)涵洞四角节点弯矩MaA=MaB=MaC=MaD=-1/(K+1)pLP2/12横梁内法向力Na1=Na2=0侧墙内法向力Na3=Na4=pLP/2恒载p=p恒=20.80kN/m2MaA=MaB=MaC=MaD=-17.23kNmNa3=Na4=45.34kN车辆荷载p=q车=12.84kN/m2MaA=MaB=MaC=MaD=-10.64kNm图L-02Na3=Na4=28.00kN
(2)b种荷载作用下(图L-03)MbA=MbB=MbC=MbD=-K/(K+1)phP2/12Nb1=Nb2=phP/2Nb3=Nb4=0恒载p=eP1=3.60kN/m2MbA=MbB=MbC=MbD=-1.20kNmNb1=Nb2=5.22kN(3)c种荷载作用下(图L-04)图L-03McA=McD=-K(3K+8)/(K+1)(K+3)phP2/60McB=McC=-K(2K+7)/(K+1)(K+3)phP2/60Nc1=phP/6+(McA-McB)/hPNc2=phP/3-(McA-McB)/hPNc3=Nc4=0恒载p=eP2-eP1=19.80kN/m2McA=McD=-3.63kNmMcB=McC=-2.99kNmNc1=9.35kNNc2=19.36kN图L-04(4)d种荷载作用下(图L-05)MdA=-K(K+3)/6(K2+4K+3)+(10K+2)/(15K+5)phP2/4设计:
李海川2023/4/28第12页MdB=-K(K+3)/6(K2+4K+3)-(5K+3)/(15K+5)phP2/4MdC=-K(K+3)/6(K2+4K+3)+(5K+3)/(15K+5)phP2/4MdD=-K(K+3)/6(K2+4K+3)-(10K+2)/(15K+5)phP2/4Nd1=(MdD-MdC)/hPNd2=phP-(MdD-MdC)/hPNd3=-Nd4=-(MdB-MdC)/LP车辆荷载p=e车=4.28kN/m2MdA=-6.07kNmMdB=2.93kNmMdC=-4.36kNmMdD=4.64kNm图L-05Nd1=3.10kNNd2=9.31kNNd3=-Nd4=-1.67kN(5)节点弯矩、轴力计算及荷载效应组合汇总表按公路桥涵设计通用规范(JTGD602004)第4.1.6条进行承载能力极限状态效应组合荷载种类M(kNm)N(kN)MAMBMCMDN1N2N3N4恒载a-17.23-17.23-17.23-17.230045.3445.341.2结构、土的重力-20.68-20.68-20.68-20.680054.4154.41b-1.20-1.20-1.20-1.205.225.2200c-3.63-2.99-2.99-3.639.3519.36001.4土侧压力-6.77-5.87-5.87-6.7720.3934.4200车辆荷载a-10.64-10.64-10.64-10.640028.0028.00d-6.072.93-4.364.643.109.31-1.671.671.4汽车-23.40-10.80-21.00-8.394.3513.0436.8641.54荷载效应组合-50.85-37.34-47.54-35.8424.7447.4591.2795.953、构件内力计算(跨中截面内力)
(1)顶板(图L-06)x=LP/2P=1.2p恒+1.4q车=42.94kN跨中截面Nx=N1=24.74kNMx=MB+N3x=161.64kNmVx=Px-N3=2.34kN
(2)底板(图L-07)图L-061=1.2p恒+1.4(q车-3e车HP2/LP2)=34.99kN/m22=1.2p恒+1.4(q车+3e车HP2/LP2)=50.90kN/m2x=LP/2Nx=N3=91.27kNMx=MA+N3x-1x2/2-x3(2-1)/6LP=58.69kNmVx=1x+x2(2-1)/2LP-N3图L-07=-6.33kN设计:
李海川2023/4/28第13页(3)左侧墙(图L-08)1=1.4eP1+1.4e车=11.03kN/m22=1.4eP2+1.4e车38.75kN/m2x=hP/2Nx=N3=91.27kNMx=MB+N1x-1x2/2-x3(2-1)/6hP=-17.92kNmVx=1x+x2(2-1)/2hP-N1图L-08=1.31kN(4)右侧墙(图L-09)1=1.4eP1=5.04kN/m22=1.4eP2=32.76kN/m2x=hP/2Nx=N4=95.95kNMx=MC+N1x-1x2/2-x3(2-1)/6hP=-21.82kNmVx=1x+x2(2-1)/2hP-N1=-7.38kN图L-09(5)构件内力汇总表左节点截面跨中截面右节点截面构件MdNdVdMdNdVdMdNdVdB-CBB-CC-37.3424.7491.27161.6424.742.34-47.5424.7495.95A-DAA-DD-50.8547.4591.2758.6947.45-6.33-35.8447.4595.95B-ABB-AA-37.3491.2724.74-17.9291.271.31-50.8591.2747.45C-DCC-DD-47.5495.9524.74-21.8295.95-7.38-35.8495.9547.45(四四)截截面面设设计计1、顶板(B-C)
(1)跨中Md=161.64kNm,Nd=24.74kN,Vd=2.34kN
(2)结点Md=47.54kNm,Nd=24.74kN,Vd=95.95kN2、底板(A-D)
(1)跨中Md=58.69kNm,Nd=47.45kN,Vd=6.33kN
(2)结点Md=50.85kNm,Nd=47.45kN,Vd=91.27kN3、左、右侧板(B-A,C-D)
(1)板中Md=21.82kNm,Nd=95.95kN,Vd=7.38kN
(2)结点设计:
李海川2023/4/28第14页Md=50.85kNm,Nd=91.27kN,Vd=47.45kN(六六)基基底底应应力力验验算算1、荷载计算(取单位涵长计算)
(1)恒载箱重力P箱=22(L+th0+C1C2)=139.5kN基础重力P基=3Bd=53.0kN填土重力P土=1HL=51.0kN水重力P水=水(L0h0-2C1C2)=100.0kN
(2)车辆荷载(由图L-07)竖直力P车=q车L=60.6kN水平力E车=e车(h+d)=15.8kN弯矩M车=E车(h+d)/2=29.3kNm2、基底应力N=P箱+P基+P土+P水+P车=404.1kNM=M车=29.3kNm由公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485)第3.2.2-2式=N/AM/W=N/B6M/B2=79.0kPa0=100kPa67.4基底应力满足设计要求。
李海川2023/4/28第15页钢钢筋筋混混凝凝土土箱箱涵涵结结构构设设计计一一、设设计计资资料料1、孔径及净空净跨径L0=4m净高h0=2.5m2、设计安全等级三级结构重要性系数r0=0.93、汽车荷载
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