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 ）和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P 1243B A DCP图1-2M aBM aC M aAM aDN a3N a4aa=(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/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=5.6m 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、节点弯矩和构件轴力计算（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 ·mP 1243B ADC图1-3M bBM bCM bAM bDN b1N b2bPP 1243B ADC图1-4M cBM cCM cAM cDN c1N c2cPN a3=2.972.97⨯=439.74 kN 车辆荷载（P ＝q 车= 10.33kN/m 2） M 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+-+⨯＝198kN1243BADC图1-5M dBM dCM dAM dDN d1N d2dN d3N d4PN C2=5.113.2945.36435.1148.106+--⨯＝414.3kN （4）d 种荷载作用下（图1-5） M dA ＝-[515210)34(6)3(2++++++K K K K K K ]·42PPh M dB ＝-[51535)34(6)3(2++-+++K K K K K K ]·42P PhM dC ＝-[51535)34(6)3(2++++++K K K K K K ]·42P Ph M dD ＝-[515210)34(6)3(2++-+++K K K K K K ]·42PPhN 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+⨯+⨯+⨯＝0.0936 515210++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-289.3-189.76-294.3=-773.86-30.67=-100.31-69.64-289.3-189.76-364.5=-843.56-30.67=44.1774.84176.35=374.3519812.56176.35=590.65414.337.69439.74439.74=34.1546.62-12.47=34.1546.62-12.47表1-1荷载种类节点弯矩M(kN·M)A B C D 构件轴力(kN)1234恒载车辆荷载-289.3-189.76-364.5=-843.56-30.67=-132.56-101.89-289.3-189.76-294.3=-773.86-30.67=11.9242.593MV图1-6（5）节点弯矩和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)M 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＝131.73kN/mN 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2p h ＝1.2×97.72+1.4×（10.33-3/92×4.37×11.52） ＝101.76kN/mN 2N 23M V图1-7w 2Bw 1w 2MV图1-83w 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/m x= L P /2＝4.5m N 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）-575.98＝-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＝5.75m N x ＝ N 3＝575.98kNM x ＝M B +N 1x- w 122x -Ph x 63(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＝575.98kN4D C图1-9MVw 1w 2-1197.86-911.34-1068.47-1068.47-950.43-1197.86-950.43466.8466.8466.8761.55761.55761.55575.98575.98575.98575.98575.98575.98346.8262.6016.81-50.63711.37-36.40655.22-71.52575.98-575.98575.98-575.98466.8466.8-761.55-761.55构件表1-2B-C (顶板)A-D (底板)B-A (左侧墙)C-D (右侧墙)M d N d V d 端点B 跨中截面端点C端点A 跨中截面端点D端点B 跨中截面端点A端点C 跨中截面端点D-911.34(kN·m)内力(kN)(kN)M dN d V d (kN·m)(kN)(kN)M dN dV d(kN·m)(kN)(kN)M 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。