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盖板涵结构设计计算

根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.1关于车辆荷载的规定:
车辆荷载顺板跨长
La=0.2m
车轮重
P=280kN
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.3.2关于汽车荷载冲击力的规定:
汽车荷载的局部加载,冲击系数采用1.3
车轮重压强
p=1.3·P/La=1.3×280/0.20=1820.00kN/m
1) 永久作用
(1) 涵顶铺装及涵顶表处自重
q=(γ2·H1+γ3·H2)·b=(25×0.15+1×0.01)×6.60=24.82kN/m
(2) 盖板自重
g=γ1·(d1+d2)·b/2/100=25×(40+40)×6.60/2 /100=66.00kN/m
2) 由车辆荷载引起的垂直压力(可变作用)
=1986.74kN≥γ0Vd=999.80kN
可不进行斜截面抗剪承载力的验算,只需按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.3.13构造要求配置箍筋
5.裂缝宽度计算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中6.4关于裂缝宽度验算的规定:
环境类别为I类环境,对于钢筋混凝土构件,最大裂缝宽度不应超过0.20mm
作用短期效应组合
Ms=1.0M1+0.7M2
=1.0×295.27+0.7×673.40=766.65kNm
作用长期效应组合
Ml=1.0M1+0.4M2
=1.0×295.27+0.4×673.40=564.63kNm
受拉钢筋的应力
涵顶铺装厚H1=15cm; 涵顶表处厚H2=1cm;
盖板容重γ1=25kN/m3; 涵顶铺装容重γ2=25kN/m3; 涵顶铺装容重γ3=1kN/m3
根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中7.0.6关于涵洞结构的计算假定:盖板按两端简支的板计算,可不考虑涵台传来的水平力
2.外力计算
1) 砼受压区高度
x=fsd·As/fcd/b=280×0.022091/13.8/6.60=0.068m
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.1关于相对界限受压区高度ξb的规定:
HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξb=0.56。
x≤ξb·h0=0.56×0.347=0.194m
盖板涵结构设计计算
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4.8米净跨径明盖板涵整体计算
一.盖板计算
1.设计资料
汽车荷载等级:公路-I级; 环境类别:I类环境;
净跨径:L0=4.8m; 单侧搁置长度:0.30m; 计算跨径:L=5.1m;
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.2关于受弯构件正截面抗弯承载力计算的规定:
fcd·b·x(h0-x/2)=13.8×1000×6.60×0.068(0.347-0.068/2)
=1933.19kNm≥γ0Md=116要求
盖板板端厚d1=40cm;盖板板中厚d2=40cm;盖板宽b=6.60m;保护层厚度c=4cm;
混凝土强度等级为C30; 轴心抗压强度fcd=13.8Mpa; 轴心抗拉强度ftd=1.39Mpa;
主拉钢筋等级为HRB335; 抗拉强度设计值fsd=280Mpa;
主筋直径为25mm,外径为27mm,共45根,选用钢筋总面积As=0.022091m2
跨中弯矩
γ0Md=0.9(1.2M1+1.4M2)
=0.9×(1.2×295.27+1.4×673.40)=1167.37kNm
边墙内侧边缘处剪力
γ0Vd=0.9(1.2V1+1.4V2)
=0.9×(1.2×217.96+1.4×606.67)=999.80kN
4.持久状况承载能力极限状态计算
截面有效高度 h0=d1-c-2.7/2=40-4-1.350=34.7cm=0.347m
σss=Ms/0.87/As/h0=766.65/0.87/0.022091/0.347=115.12Mpa
3.内力计算及荷载组合
1) 由永久作用引起的内力
跨中弯矩
M1=(q+g)·L2/8=(24.82+66.00)×5.12/8=295.27kNm
边墙内侧边缘处剪力
V1=(q+g)·L0/2=(24.82+66.00)×4.8/2=217.96kN
2) 由车辆荷载引起的内力
跨中弯矩
M2=p·La·(L/2-0.7)=1820.00×0.20×(5.10/2-0.7)=673.40kNm
4) 斜截面抗剪承载力验算
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定:
0.51×10-3·fcu,k0.5·b·h0=0.51×10-3×300.5×6600×346.5
=6388.19kN≥γ0Vd=999.80kN
抗剪截面满足规范要求。
砼受压区高度满足规范要求
2) 最小配筋率
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中9.1.12关于受弯构件最小配筋百分率的规定:
P=100·As/b/h0=0.97,不小于45ftd/fsd=0.22,同时不小于0.2
主筋配筋率满足规范要求
3) 正截面抗弯承载力验算
边墙内侧边缘处剪力
V2=p·La·(L0-La/2)/L0+p·La·(L0-1.5)/L0
=1820.00×0.20×(4.80-0.20/2)/4.80+1820.00×0.20×(4.80-1.5)/4.80
=606.67kN
3) 作用效应组合
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)中4.1.6关于作用效应组合的规定:
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)中5.2.10关于受弯构件斜截面抗剪承载力验算的规定:
对于板式受弯构件,公式可乘以1.25提高系数
1.25×0.5×10-3·α2·ftd·b·h0=1.25×0.0005×1×1.39×6.60×1000×0.347×1000
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