圆管涵结构计算书

圆管涵结构计算书

项目名称_____________日 期_____________

设 计 者_____________校 对 者_____________

一、基本设计资料

1．依据规范及参考书目：

《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004)，简称《桥规》

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007)

《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》(JTJ 022—85）

《公路小桥涵设计示例》（刘培文、周卫编著)

2．计算参数：

圆管涵内径D = 1000 mm 圆管涵壁厚t = 100 mm

填土深度H = 1200 mm 填土容重γ1 = 18.00 kN/m3

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混凝土强度级别：C15 汽车荷载等级:公路-Ⅱ级

修正后地基土容许承载力［fa］ = 150。0 kPa

管节长度L = 1000 mm 填土内摩擦角φ = 35。0 度

钢筋强度等级：R235 钢筋保护层厚度as = 25 mm

受力钢筋布置方案：φ10＠100 mm

二、荷载计算

1．恒载计算

填土垂直压力：

q土 = γ1×H = 18.0×1200/1000 = 21.60 kN/m2

管节垂直压力：

q自 = 24×t = 24×1200/1000 = 2。50 kN/m2

故：

q恒 = q土 + q自 = 21。60 + 2.50 = 24。10 kN/m2

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2．活载计算

按《公路桥涵设计通用规范》第4.3。1条和第4.3。2条规定，计算采用车辆荷载;

当填土厚度大于或等于0。5m时，涵洞不考虑冲击力。

按《公路桥涵设计通用规范》第4。3.5条规定计算荷载分布宽度。

一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0。6/2+1200/1000×tan30°=0。99 m

由于一个后轮单边荷载的横向分布宽度=0.99 m 〉 1。8/2 m

故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠,荷载横向分布宽度a应按两辆车后轮外边至外边计算：

a=（0.6/2+1200/1000×tan30°）×2+1。3+1。8×2=6.89 m

一个车轮的纵向分布宽度=0。2/2+1200/1000×tan30°=0.79 m

由于一个车轮单边的纵向分布宽度=0.79 m 〉 1.4/2 m

故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠,荷载纵向分布宽度b应按二轮外边至外边计算：

b=（0.2/2+1200/1000×tan30°）×2+1.4=2.99 m

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q汽 = 2×(2×140）/（a×b）

= 560/（6。89×2.99） = 27。24 kN/m2

3．管壁弯矩计算

忽略管壁环向压力及径向剪力，仅考虑管壁上的弯矩。

管壁中线半径R = （D/2 + t/2）= （1000/2 + 100/2)/1000 = 0。55 m

土的侧压系数λ = tan2(45°— φ/2 = 0.271

填土重产生的弯矩

M1 = 0.137×q土×R2×（1—λ） = 0.137×21.60×0。552×（1—0。271） = 0。65 kN·m

管壁自重产生的弯矩

M2 = 0.369×q自×R2 = 0.369×2.50×0。552 = 0。28 kN·m

恒载产生的最大弯矩

M恒 = M1 + M2 = 0。65 + 0。28 = 0.93 kN·m

车辆荷载产生的弯矩

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M汽 = 0。137×q汽×R2×（1-λ） = 0。137×27.24×0。552×（1—0.271） = 0.82 kN·m

4．荷载组合

按《公路桥涵设计通用规范》第4.1。6条进行作用效应组合

承载能力极限状态组合：

Mud = 1.2×M恒 + 1。2×M汽 = 1.2×0.93 + 1.2×0.82 = 2.27 kN·m

正常使用极限状态组合：

短期组合Msd = M恒 + 0.7M汽 = 0.93 + 0.7×0.82 = 1。51 kN·m

长期组合Mld = M恒 + 0。4M汽 = 0。93 + 0.4×0.82 = 1.26 kN·m

三、强度验算

1．材料参数

从《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中表3.1.4查得：

C15混凝土的轴心抗压强度设计值fcd = 6.9 MPa

从《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中表3。2。3-1查得：

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R235钢筋的抗拉强度设计值fsd = 195 MPa

从《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中表3。2。4查得:

R235钢筋的弹性模量Es = 210000.0×105 MPa

从《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中表5。2。1查得:

构件的正截面相对界限受压区高度ξb = 0。62

2．验算结果

管节处预留10mm接缝宽度，故实际管节长为1000-10 = 990 mm

考虑任意位置都可能承受正、负弯矩，故管涵内、外侧都应布置钢筋。

ho = 100—25 = 75 mm

x = fsdAs/（fcdb）

= 195×11×78。5/（6.9×990） = 24。7 mm

ho×ξb = 75×0.62 = 46.5 mm 〈 x = 24。7 mm，满足要求

fcd×b×x×(ho—x/2）×10-6 = 6.90×990×24。7×（75—24.7/2）×10-6

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= 10。56 kN·m 〉 γo×Mud = 0。9×2.27 = 2.04 kN·m

故截面强度验算满足要求！

四、裂缝宽度验算

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中第6。4。3条和第6。4.4条规定：

σss = Ms×106/（0.87×As×ho）

= 1。51×106/（0。87×11×78.5×75) = 26。75 N/mm2

ρ = As/（b×ho）= 11×78.5/（990×75） = 0。01164

ρ > 0.002时，取ρ = 0.002

对于光面钢筋,取C1 = 1.4

C2 = 1+0。5×Mld/Msd = 1+0。5×1.26/1。51 = 1.42

当为混凝土板式受弯构件时，C3取1.15

Wtk = C1×C2×C3×σss/Es×（30+d）/（0.28+ρ）

= 1.40×1.42×1。15×26。75/210000×(30+10）/（0.28+0.00200） = 0。04 mm

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Wtk = 0。039 mm ≤ 0。2 mm

故裂缝宽度验算满足要求！

五、地基应力验算

当基底只承受轴心荷载时，按《公路桥涵地基与基础设计规范》式4。2.2—1，

基底岩土承载力应满足：p = N/A ≤ [fa]

q恒' = （1200+1000+100×2）/1000×18。0+24×100/1000×π = 51.05 kN/m2

N = （q恒’ + q汽）×A = （51。05 + 27.24)×1 = 78.29 kN/m2

σmax = N/A = 78。29kPa ≤ ［fa]=150.00kPa

故地基应力验算满足要求!

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