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盖板涵结构设计计算

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：L

=4.8m；单侧搁置长度：0.30m；计算跨径：L=5.1m；

盖板板端厚d

1=40cm；盖板板中厚d

2

=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f

cd =13.8Mpa；轴心抗拉强度f

td

=1.39Mpa；

主拉钢筋等级为HRB335；抗拉强度设计值f

sd

=280Mpa；

主筋直径为25mm，外径为27mm，共45根，选用钢筋总面积A

s

=0.022091m2

涵顶铺装厚H

1=15cm；涵顶表处厚H

2

=1cm；

盖板容重γ

1=25kN/m3；涵顶铺装容重γ

2

=25kN/m3；涵顶铺装容重γ

3

=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) 永久作用

(1) 涵顶铺装及涵顶表处自重

q=(γ

2·H

1

+γ

3

·H

2

)·b=(25×0.15+1×0.01)×6.60=24.82kN/m

(2) 盖板自重

g=γ

1·(d

1

+d

2

)·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）

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

L

a

=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/L

a

=1.3×280/0.20=1820.00kN/m

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

M

1

=(q+g)·L2/8=(24.82+66.00)×5.12/8=295.27kNm 边墙内侧边缘处剪力

V

1=(q+g)·L

/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

M

2=p·L

a

·(L/2-0.7)=1820.00×0.20×(5.10/2-0.7)=673.40kNm

边墙内侧边缘处剪力

V

2=p·L

a

·(L

-L

a

/2)/L

+p·L

a

·(L

-1.5)/L

=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：

跨中弯矩

γ

0M

d

=0.9(1.2M

1

+1.4M

2

)

=0.9×(1.2×295.27+1.4×673.40)=1167.37kNm 边墙内侧边缘处剪力

γ

0V

d

=0.9(1.2V

1

+1.4V

2

)

=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 h

0=d

1

-c-2.7/2=40-4-1.350=34.7cm=0.347m

1) 砼受压区高度

x=f

sd ·A

s

/f

cd

/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ξ

b

的规定:

HRB335钢筋的相对界限受压区高度ξ

b

=0.56。

x≤ξ

b ·h

=0.56×0.347=0.194m

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·A

s /b/h

=0.97，不小于45f

td

/f

sd

=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

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:

f

cd ·b·x(h

-x/2)=13.8×1000×6.60×0.068(0.347-0.068/2)

=1933.19kNm≥γ

0M

d

=1167.37kNm