L p 图1-1一、设计资料(一)概况:***道路工程经过水库溢洪道处设置箱涵,箱涵净跨L 0=8.0米,净高h 0=10.5米,路基红线范围内长49米,箱涵顶最大填土厚度H=3、6米,填土的内摩擦角φ为24°,土体密度γ1＝20、2KN/m 3,设箱涵采用C25混凝土(f cd =11、5MPa)与HRB335钢筋(f sd =280MPa)。

桥涵设计荷载为城-A 级,用车辆荷载加载验算。

结构安全等级二级,结构重要性系数γ0＝1、0。

地基为泥质粉砂岩,［σ0］＝380kPa,本计算书主要内容为结构设计与地基应力验算。

(二)依据及规范 1、《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98) 2、《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) 3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004) 4、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)二、设计计算(一)截面尺寸拟定(见图1-1) 箱涵过流断面尺寸由水利部门提供,拟定顶板、底板厚度δ＝100cm(C 1=50cm) 侧墙厚度 t ＝100cm (C 2=50cm)故 L P =L 0+t=8+1=9mh p =h 0+δ=10、5+1=11.5m (二)荷载计算 1、恒载恒载竖向压力P ＝γ1H+γ2δ＝20、2×3、6+25×1＝97、72kN/m 2恒载水平压力顶板处: e p1＝γ1Htan 2(45o -φ/2)＝20、2×3、6×tan 2(45o -24o /2)＝30、67 kN/m 2底板处:e p2＝γ1(H ＋h)tan 2(45o -φ/2)＝20、2×(3、6+12、5)×tan 2(45o -24o /2) ＝137、15kN/m 2 2、活载城-A 级车辆荷载轴重按《城市桥梁设计荷载标准》4.1.3条确定,参照《公 路桥涵设计通用规范》第4.3.4条2款,计算涵洞顶车辆荷载引起的竖向土压力,车轮扩散角30o 。

1) 先考虑按六车道(7辆车)分布,横向折减系数0、55 一个汽车后轮横向分布宽＞1.3m/20、60/2+3、6 tan30o ＝2.38m＞1.8m/2故,两列车相邻车轴有荷载重叠,按如下计算横向分布宽度a=(0、60/2+3、6 tan30o ) ×2+22＝26.76m 同理,纵向分布宽度0、25/2+3、6 tan30o =2.2m ＞1.2m/2P 1243B A DCP图1-2M aBM aC M aAM aDN a3N a4a故,同列车相邻车轴有荷载重叠,纵向分布宽度按如下计算 b=(0、25/2+3、6 tan30o ) ×2+1、2=5.6m 车辆荷载垂直压力q 车=(140×2×7)/(26、76×5、6) ×0、55=7、20 kN/m 2 2) 考虑按两车道(2辆车)分布,横向折减系数1、0 一个汽车后轮横向分布宽＞1.3m/20、60/2+3、6 tan30o ＝2.38m＞1.8m/2故,两列车相邻车轴有荷载重叠,按如下计算横向分布宽度a=(0、60/2+3、6 tan30o ) ×2+4、9＝9.66m 同理,纵向分布宽度0、25/2+1、6 tan30o=1.05m ＞1.2m/2故,同列车相邻车轴有荷载重叠,纵向分布宽度按如下计算 b=(0、25/2+3、6 tan30o ) ×2+1、2=5.61m 车辆荷载垂直压力q 车=(140×2×2)/(9、66×5、61) ×1、0=10、33 kN/m 2根据上述计算,车辆荷载垂直压力取大值按两车道布置计算取值10、33 kN/m 2。

故,车辆水平压力e 车＝10、33×tan 2(45o -24o /2)＝4、36 kN/m 2(三)内力计算1、构件刚度比(单位长度)K=21I I ×Lp hp ＝330.10.11210.10.1121⨯⨯⨯⨯×0.95.11＝1、282、节点弯矩与构件轴力计算(1)a 种荷载作用下(图1-2)涵洞四角节点弯矩:M aA ＝M aB ＝M ac ＝M aD ＝-12)(112P L P K •+ N a1=N a2=0, N a3=N a4=2)(PL P 恒载(P ＝97、72 kN/m 2)M aA ＝120.972.97128.112⨯•+-=-289、30kN ·mN a3=2.972.97⨯=439、74 kN 车辆荷载(P ＝q 车= 10、33kN/m 2)P 1243B ADC图1-3M bBM bCM bAM bDN b1N b2bPP 1243B ADC图1-4M cBM cCM cAM cDN c1N c2cPM dCN d1M aA ＝120.933.10128.112⨯•+-=-30、60kN ·mN a3=2.933.10⨯=46、49kN (2)b 种荷载作用下(图1-3) M bA ＝M bB ＝M bc ＝M bD ＝-12)(12P h P K K •+ N b1=N b2=2)(Ph P , N b3=N b4=0 恒载(P ＝e p1＝30、67kN/m 2)M bA ＝125.1167.30128.128.12⨯•+-=-189、76kN ·mN b1=25.1167.30⨯=176、35kN (3)c 种荷载作用下(图1-4) M cA ＝M cD ＝60)()3)(1()83(2p h P K K K K ⨯•+++ M cB ＝M cC ＝60)()3)(1()72(2p h P K K K K ⨯•+++ N C1=P cBcA ph M M h P -+⨯6 N C2=PcBcA ph M M h P --⨯3N C3= N C4=0恒载(P ＝e p2-e p1＝106、48kN/m 2)M cA ＝M cD ＝605.1148.106)328.1()128.1()828.13(28.12⨯•+⨯++⨯⨯＝-364、5kN ·m M cB ＝M cC ＝605.1148.106)328.1()128.1()728.12(28.12⨯•+⨯++⨯⨯＝-294、30kN ·m N C1=5.113.2945.36465.1148.106+-+⨯＝198kNN C2=5.113.2945.36435.1148.106+--⨯＝414、3kN(4)d 种荷载作用下(图1-5)表1-1荷载种类节点弯矩M(kN·M)构件轴力(kN)M dA ＝-[515210)34(6)3(2++++++K K K K K K ]·42P PhM dB ＝-[51535)34(6)3(2++-+++K K K K K K ]·42P Ph M dC ＝-[51535)34(6)3(2++++++K K K K K K ]·42P PhM dD ＝-[515210)34(6)3(2++-+++K K K K K K ]·42P Ph N d1=P dC dD h M M -, N d2=Ph p -PdC dD h M M -, N d3= N d4=-P dCdB L M M -车辆荷载(P ＝e 车＝4、36 kN/m 2))34(6)3(2+++K K K K ＝)328.1428.1(6)328.1(28.12+⨯+⨯+⨯＝0、0936515210++K K ＝528.115228.110+⨯+⨯＝0、611651535++K K ＝528.115328.15+⨯+⨯＝0、3884M dA ＝-(6116.00936.0+)·45.1136.42⨯＝-101、89kN ·mM dB ＝-(3884.00936.0-)·45.1136.42⨯＝42、59kN ·mM dC ＝-(3884.00936.0+)·45.1136.42⨯＝-69、64kN ·mM dD ＝-(6116.00936.0-)·45.1136.42⨯＝74、84kN ·mN d1=5.1164.6984.74+=12、56kNN d2=4、37×11、5-12、56=37、69kNN d3= N d4=-964.6959.42+＝-12、47kN(5)节点弯矩与轴力计算汇总表如表1-1 (6)荷载效应组合,按《公路桥涵设计通用规范》第4.1.6条进行承载能力极限状态效应组合γ0Sud ＝γ0(1、2S GK +1、4S QK )(γ0＝1、0)3MV图1-6N 2N 23M V图1-7w 2M A ＝1、2×(-843、56)+1、4×(-132、56)＝-1197、86kN ·m M B ＝1、2×(-773、36)+1、4×(11、92)＝-911、34kN ·m M C ＝1、2×(-773、36)+1、4×(-100、31)＝-1068、47kN ·m M D ＝1、2×(-843、56)+1、4×(44、17)＝-950、43kN ·m N 1＝1、2×(374、35)+1、4×(12、56)＝466、8kN N 2＝1、2×(590、65)+1、4×(37、69)＝761、55kN N 3＝ N 4＝1、2×(439、74)+1、4×(34、5)＝575、98kN3、构件跨中截面内力计算 (1)顶板(图1-6) x= L P /2＝4.5mP=1、2×97、72+1、4×10、33＝131、N x ＝ N 1＝466、8kNM x ＝M B +N 3x-P 22x ＝-911、34+575、98×4、5-131、73×25.42＝346、80kN ·m V x ＝P ·x- N 3＝131、73×4、5-575、98＝16、805kN (2)底板(图1-7) w 1＝P+ q 车-23pL e 车2ph ＝1、2×97、72+1、4×(10、33-3/92×4、37×11、52)＝101、76kN/m w 2＝P+ q 车+23pL e 车2p h ＝1、2×97、72+1、4×(10、33+3/92×4、36×11、52) ＝161、69kN/mx= L P /2＝4.5mN x ＝ N 2＝761、55kN M x ＝M A +N 3x- w 122x -PL x 63(w 2-w 1)＝-1197、86+575、98×4、5-101、76×25.42-965.43⨯×(161、69-101、76)＝262、60kN ·m V x ＝w 1x+PL x 22(w 2-w 1)- N 3＝101、76×4、5+925.42⨯×(161、69-101、76)-575、Bw 1w 2MV图1-834D C图1-9MVw 1w 2表1-298＝-50、63kN (3)左侧墙(图1-8)w 1＝1、2e p1+1、4 e 车＝1、2×30、67+1、4×4、36 ＝42、91kN/mw 2＝1、2e p2+ 1、4e 车＝1、2×137、15+1、4×4、36 ＝170、68kN/m x= h P /2＝5.75mN x ＝ N 3＝575、98kNM x ＝M B +N 1x- w 122x -Ph x63(w 2-w 1)＝-911、34+466、8×5、75-42、91×275.52-5.11675.53⨯×(170、68-42、91)＝711、37kN ·mV x ＝w 1x+Ph x 22(w 2-w 1)- N 1＝42、91×5、75+5.11275.52⨯×(170、68-42、91)-466、8＝-36、40kN(4)右侧墙(图1-9) x= h P /2＝5.75mw 1＝1、2e p1＝1、2×30、67＝36、8kN/m w 2＝1、2e p2＝1、2×137、15＝164、58kN/m N x ＝N 4＝575、98kNM x ＝M C +N 1x- w 122x -Ph x 63(w 2-w 1)＝-1068、47+466、8×5、75-36、8×275.52-5.11675.53⨯×(164、58-36、8)＝655、22kN ·mV x ＝w 1x+Ph x 22(w 2-w 1)- N 1＝36、8×5、75+5.11275.52⨯×(164、58-36、8)-466、8＝-71、52kN(5)构件内力汇总表(表1-2) (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。