基于欧洲规范的钢筋混凝土箱涵结构设计与计算_何坚
基于欧标的支挡结构设计验算方法探讨
构 中， 重力 式挡 墙和 锚杆 式挡 墙 需要 此类 验算 。 对 于 正常使 用极 限状态 的验 算 ， 规范规 定 一般 情 况 下可 以采用 经验 法或者 是采 取预 防性 措施 ， 并 给 出了相应 的条件 。当沉 降或 倾斜 影 响到建 筑 物 、 管线 、 交通 区域 等重 要 区域 时应进 行 单独 验算 ， 验 算 时应取 作 用 的特 征值 ， 当可变 作用 产 生不可 逆 仅
件 相 关部分 中 的剪 力 ， 载力 ， 承 弯矩 或法 向应力 ， 剪
应力 ， 有效应 力 等 。 抗力 主要 分为 ： 承载 抗力 ， 墙式支 挡 结构前 侧 和底 部岩 土体抗 力 ， 抗拔 力 。其特 征值 一 般根据 计 算、 载荷试 验或 者经验 确 定 ： ２ ． 限 状态验 算 ２极 欧标采 用极 限状态 分项 安全 系数设 计法 ， 定 规 需进行承 载力极 限状态 （ Ｚ１ （ Ｓ 和 正 常使用 极 Ｇ ）ＵＬ ） 限状 态 （ Ｌ ） Ｇ ２ 的验算 。 中承载 能力极 限状 Ｓ Ｓ （ｚ ） 其 态又 分为 以下三 种极 限状 态 ：
规范 设计 理 念 的差 别 ，造成 相 关 设计 工 作缺 乏针
与 基础 安全 验算 标准 》ＤＩ ０４２ ０ ） （ Ｎ１５ ．０５ 为例 ， 讨 探
支挡 结 构设 计验 算方 法 。
２欧标中支挡结构相关规定探讨
２１ ． 作用 、 作用 效应 及抗 力 欧标 中作用荷 载主 要分 为岩 土荷载 （ 自重 、 如
黄 水 Ｕ刈 交 ：
性、 耐久 性 等方 面 的要 求 也不 同， 欧
标 允许 不 同 国根据 实 际情 况 ， Ｅ ｒｃ ｄ 在 ｕ ｏ ｏ ｅ ７所 列 原则 框 架 确 定某 些 设计所 需 的分 项 系数 等 数
中欧混凝土结构设计规范有关受扭承载力计算的比较
第１８卷第６期２０２０年１２月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０６．０３７收稿日期：２０２０ ０６ ０１ 修稿日期：２０２０ ０６ ２７作者简介：董官炯（１９８８—），男，四川巴中人，硕士，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。
Ｅ ｍａｉｌ：５０２７５１１７３＠ｑｑ．ｃｏｍ中欧混凝土结构设计规范有关受扭承载力计算的比较董官炯，商开卫，王树平（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都６１００７２）摘 要：欧洲规范在国际工程建设领域应用较多，通过对《水工混凝土结构设计规范》（ＤＬ／Ｔ５０５７—２００９和《混凝土结构设计》（ＥＮ１９９２—１—１）有关构件受扭承载力计算进行比较研究，并结合吊车梁计算实例，分析中欧规范在混凝土受扭构件结构计算中的差异。
结果表明采用欧洲规范进行受扭构件结构计算的安全度要高于中国规范，计算所需钢筋截面面积也更大。
关键词：受扭承载力计算；中欧混凝土结构设计规范；吊车梁；比较中图分类号：ＴＶ３３１；ＴＶ３１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０６—０２１９—０４ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＴｏｒｓｉｏｎａｌＣａｐａｃｉｔｙＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＣｈｉｎｅｓｅａｎｄＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎＣｏｄｅｓＤＯＮＧＧｕａｎｊｉｏｎｇ，ＳＨＡＮＧＫａｉｗｅｉ，ＷＡＮＧＳｈｕｐｉｎｇ（ＰｏｗｅｒＣｈｉｎａＣｈｅｎｇｄｕＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＬｉｍｉｔｅｄ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｕｒｏｐｅａｎｓｔａｎｄａｒｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｏｒ ｓｉｏｎａｌｃａｐａｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＤＬ／Ｔ５０５７—２００９ＤｅｓｉｇｎＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄＥＮ１９９２—１—１ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｎｃｒｅｔｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｓｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｏｎ ｃｒｅｔｅｔｏｒｓｉｏｎｍｅｍｂｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｒａｎｅｂｅａｍｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｔｏｒｓｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎｓｔａｎｄａｒｄｓｉｓｈｉｇｈｅｒａｎｄｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｒｅａｉｓｌａｒｇｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｏｒｓｉｏｎａｌｃａｐａｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ＣｈｉｎｅｓｅａｎｄＥｕｒｏｐｅａｎｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｓｔａｎｄａｒｄｓ；ｃｒａｎｅｂｅａｍ；ｃｏｍｐａｒｉｎｇ 近年来，越来越多的中国企业走出国门，响应国家“一带一路”和“走出去”的战略号召，承包国外各种各样的工程建设项目，因此了解国际常用规范和国内规范的差异很有必要。
分享箱涵结构计算
箱涵结构计算一. 箱涵结构分析计算说明 1.计算内容淘浦东路—真南路下立交跨铁路段采用现浇混凝土箱形结构，主车道断面形式为单箱单室，机动车道净宽8.8米,净高4.5米,非机动车道净宽4.2米,净高2.5米,横断面见图1,箱涵全长43.7米.图1 主通道箱涵横断面箱涵采用C40防水钢筋混凝土结构,各部位结构尺寸见表1.2.荷载及组合(1)结构设计所考虑的荷载主要有三种:恒载,活载.恒载:结构自重,顶板上覆土自重,静止土压力,路面铺装活载:地面列车荷载(考虑冲击力的影响),机动车道车道荷载,非机动车道车道荷载,主动土压力(2)荷载组合荷载组合1:结构自重+顶板覆土自重+路面辅装+静止土压力荷载组合2: 结构自重+顶板覆土自重+路面辅装+地面列车荷载(考虑冲击力的影响)+ 主动土压力(3)主要设计参数结构自重:钢筋混凝土重度3/25m kN =γ 顶板上覆土自重: m kN q /48=车行道路面辅装: m kN q /2.391= 非车行道路面辅装: m kN q /1962=静止土压力:箱涵顶部m kN q /123=,箱涵底部m kN q /5.1064=（铁路桥涵设计基本规范TB 10002.1—2005）主动土压力:箱涵顶部m kN q /4.665=,箱涵底部m kN q /3.1726=（铁路桥涵设计基本规范TB 10002.1—2005）地面荷载:铁路荷载:中—活载 路面荷载：城A 车道荷载土的主要物理力学性质指标：3/18m kN =γ， 35=ϕ 3．结构计算荷载组合1,荷载组合2下的计算模型如图2,图3所示.q4图26图3本计算采用MIDAS/civil 软件对结构进行有限元分析，箱涵纵向计算取3.135米最不利荷载组合,进行配筋计算和裂缝验算.荷载组合1下的计算结果如图4—图6所示，荷载组合2下的计算结果如图7---图9所示,结构控制内力如表2所示。
2553 2147 1829 1589 1419 1311 1256 1272 1326 1399C i v i l O C E S S ORAGR AM 表示-方向-1253 -1211 -1169 -1127 -1085 -1043 -1001 -959 -917 -875表示-方向-675 -538 -415 MIDAS/CivilPOST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM-z1.43455e+003表示-方向剪力3452 3250 3088 2974 2908 2955 3073 3255 3504 3826 2286 表示-方向弯矩图MIDAS/CivilPOST-PROCESSOR BEAM DIAGRAM表示-方向顶板,底板轴力表示-方向腹板轴力MIDAS/CivilPOST-PROCESSOR表示-方向腹板剪力表示-方向顶板，底板剪力应力，结果如下所示。
欧标EN1992-1-1∶2004与中国规范JTS 151—2011的异同
（Ｔｈｅ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ ＣＣＣＣ Ｆｏｕａｈ Ｈａｒｂｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ １４００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｎｅ ｂｅｌｔ ａｎｄ ｏｎｅ ｌｏａｄ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓａｒｅ ｅｎｇａｇｅｄ ｉｎ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒ ｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｕｓ ｉｔ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｔｏ ｋｎｏｗ ｔｈｅ Ｅｕｒｏ ｃｏｄｅ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｕｍｓ ｕｐ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ Ｅｕｒｏ ｃｏｄｅ ＥＮ１９９２．１．１：２００４ ａｎｄ Ｃｈｉｎａ ｃｏｄｅ ＪＴＳ１５１—＿２０１１ ｂｏｔｈ ｉｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｌｏａｄ ｆａｃｔｏｒｓ，ｌｏａｄ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ，ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｕｒｏ ｓｔａｎｄａｒｄ；ｃｏｄｅ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｄｅｓｉｇｎ；ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ
（中交第四航 务工程局有 限公 司总承 包分公 司，广 东 广州 ５１１４００）
摘要 ：众 多的海外设计 项 目要求设计者 了解和掌握 欧美的设计标 准，通过 项 目设计 实践 ，总结 了欧洲设计标 准体 系之
一 的 混 凝 土 结 构设 计 规 范 ：ＥＮ１９９２—１—１：２００４与 我 国 标 准 ＪＴＳ １５１— ２０１１在 设 计 原 则 与 方 法 、 材料 特 性 、 荷 载 系数 、荷 载 组
基于欧洲规范的钢筋混凝土箱涵结构设计与计算_何坚
各 公 式 参 数 的 具 体 含 义 参 见 相 关 欧 洲 规 范 ,后 同 。
欧洲规范偏 心 受 压 构 件 计 算 图 示 见 图 5,其 方 程 式为:
NEd ≤NRd =ηfcd (λx )b-Asσs+As′fyd′
N e Ed s ≤ MRd
=ηfcd
(λx
)b
æèd-λ2x
ö ø
+ As′fyd′
2 计参数
400+2a
b
A×A
a
400
a
300
10
10
b
40 10
420+2a
C20 混凝土 砂砾垫层
图 1 涵 身 截 面 示 意 图 (单 位 :cm)
表1 1-4.0m×3.0m 涵身尺寸参数表
Hs/
b/
m
cm
4.5 40
7.5 50
11.5 55
16
60
a/ 倒角 A×A/ 承载力要
cm
网络出版时间：2015-05-07 16:58
1网38络出版地址：/kcms/d中etai l/43外.136 3.U公.201 505路07.1659.033.html
第35卷 第2期 2015 年 4 月
DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2015.02.033
(d-d′)
14 0 中 外 公 路 第 35 卷
d d′
h x λx
εcu2
ηfcd
As′fyd′ ηbλxfcd
Asss b
图 5 偏 心 受 压 构 件 截 面 受 力 图 式
腹筋受弯构件斜截面受剪承载力计算公式判断是否按 构造钢筋配置腹筋,无 腹 筋 受 弯 构 件 斜 截 面 受 剪 承 载 力设计值VRd,c 为:
钢筋混凝土箱涵计算书(含裂缝计算)精选全文
（一）孔径及净空净跨径L 0 = 6.00m 净高h 0 = 3.00m（二）设计安全等一级结构重要性系数r 0 =1.1（三）汽车荷载荷载等级公路 —Ⅰ级（四）填土情况涵顶填土高度H = 1.5m 土的内摩擦角Φ =35°填土容重γ1 =19kN/m 3地基容许承载力[σ0] =260kPa（五）建筑材料普通钢筋种类HRB335主钢筋直径22mm 钢筋抗拉强度设计值f sd =280MPa 钢筋弹性模量E s =200000MPa涵身混凝土强度等级C30涵身混凝土抗压强度设f cd =13.8MPa 涵身混凝土抗拉强度设f td = 1.39MPa 钢筋混凝土重力密度γ2 =25kN/m 3基础混凝土强度等级C20混凝土重力密度γ3 =24kN/m 3(一)、截面尺寸拟顶板、底板厚度δ =0.5m C 1 =0.15m 侧墙厚度t =0.5m C 2 =0.15m 横梁计算跨径L P = L 0+t= 6.5m L = L 0+2t=7m 侧墙计算高度h P = h 0+δ= 3.5m h = h 0+2δ =4m 基础襟边 c =0.1m 基础高度 d =0.1m 基础宽度B =7.2m图 L-01（一）恒载恒载竖向压力p 恒 = γ1H+γ2δ =41.00kN/m 2恒载水平压力顶板处e P1 = γ1Htan 2(457.72kN/m 2底板处e P2 = γ1(H+h)tan228.32kN/m 2钢 筋 混 凝 土 箱 涵 结 构 设 计一 、 设 计 资 料二 、 设 计 计 算三 、 荷 载 计 算（二）活载汽车后轮着地宽度一个汽车后轮横向分布> 1.3/2 m > 1.8/2 m故车轮压力扩散线相重 a =(0.6/2+Ht3.100m同理，纵向，汽车后0.2/2+Htan30°=0.966 m > 1.4/2 m故 b =(0.2/2+Ht 1.400m ∑G =140kN 车辆荷载垂直压力q 车 = ∑G/(a×b)32.26kN/m 2车辆荷载水平压力e 车 = q 车tan 2(45°8.74kN/m 2（一）构件刚度比K =(I 1/I 2)×0.54（二）节点弯矩和1、a种荷载作用下 (图涵洞四角节点弯矩M aA = M aB = M aC =-1/(K+1)·pL P 2/12横梁内法向力N a1 = N a2=0侧墙内法向力N a3 = N a4=pL P /2恒载p = p 恒 =41.00kN/m 2M aA = M aB= M aC =-93.83kN ·m N a3 = N a4=133.25kN 车辆荷载p = q 车 =32.26kN/m 2M aA = M aB= M aC =-73.82kN ·m 图 L-02N a3 = N a4=104.84kN2、b种荷载作用下 (图M bA = M bB = M bC =-K/(K+1)·ph P 2/12N b1= Nb2=ph P/2N b3 = N b4=0恒载p = e P1 =7.72kN/m 2M bA = M bB= M bC =-2.76kN ·m N b1 = N b2=13.52kN3、c种荷载作用下 (图图 L-03M cA = M cD =-K(3K+8)/[M cB = M cC =-K(2K+7)/[N c1 =ph P/6+(McA-M cB )/h P N c2 =ph P /3-(M cA -N c3 = N c4=0恒载p = e P2-e P1 =20.60kN/m 2M cA = M cD =-4.00kN ·m M cB= M cC=-3.36kN ·m N c1 =11.83kN N c2 =24.21kN图 L-044、d种荷载作用下 (图1.17 m0.6/2+Htan30°=四 、 内 力 计 算M dA =-[K(K+3)/[M dB =-[K(K+3)/[M dC =-[K(K+3)/[M dD =-[K(K+3)/[N d1 =(M dD-M dC )/h P N d2 =ph P -(M dD -M dC )/h P N d3 = N d4=-(M dB -M dC )/L P车辆荷载p = e 车 =8.74kN/m 2M dA =-16.68kN ·m M dB =10.09kN ·m M dC =-13.21kN ·m M dD =13.56kN ·m 图 L-05N d1 =7.65kN N d2 =22.95kN N d3 = N d4=-3.59kN5、节点弯矩、轴力计算（1）按《公路桥涵设计（2）按《公路桥涵设计（3）按《公件内力计1、顶板 (图L-06)x =L P /2P = 1.2p 恒+1.4q 车 =94.36kN N x = N 1 =46.19kN M x=M B +N 3x-271.64kN·m V x = Px-N 3=5.02kN2、底板 (图L-07)ω1 =1.2p 恒+1.4(q 车-=83.72kN/m 2ω2 =1.2p 恒+1.4(q 车=105.01kN/m 2x =L P /2N x = N 2 =84.94kN M x =M A +N 3x-ω1·x 2/2-=270.75kN ·m V x =ω1x+x 2(ω2-ω=-12.28kN3、左侧墙(图L-08)ω1 =1.4e P1+1.4e 车=23.05kN/m 2ω2 =1.4e P2+1.4e 车51.88kN/m 2x =h P /2N x = N 3 =301.65kNM x =M B +N 1x-ω1·x 2/2-=-172.20kN ·m V x =ω1x+x 2(ω2-ω=6.76kN 4、右侧墙(图L-09)ω1 =1.4e P1 =10.81kN/m 2ω2=1.4e P2 =39.65kN/m 2x =h P /2N x = N 4 =301.65kN图 L-08图 L-09图 L-06图 L-07M x =M C +N 1x-ω1·x 2/2-=-186.09kN ·m V x =ω1x+x 2(ω2-ω=-14.66kN5、构件内力汇总表（1）承载能（一）承载能力极1、顶板 (B-C)钢筋按左、右对称，用(1)跨中l 0 =6.50mh =0.50ma =0.05m h 0 =0.45mb =1.00mM d =271.64 kN ·m ，N d =46.19 kN ， V d=5.02 kNe 0 = M d /N d=5.881i =h/121/2=0.144m五 、 截 面 设 计（3）采用上述计算方法，以及《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)第4.1.7条规定，可得构件在正常使用极限状态下长期组合如下表：（2）采用上述计算方法，以及《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)第4.1.7条规定，可得构件在正常使用极限状态下短期组合如下表：长细比l 0/i =45.03> 17.5由《公路钢筋混凝土及ξ1 =0.2+2.7e 035.483> 1.0 ，取ξ1 =1.00ξ2=1.15- 1.020> 1.0 ，取ξ2 =1.00η =1+(l 0/h)2ξ1ξη = 1.009由《公路钢筋混凝土及e = ηe 0+h/2-a 6.135mr 0N d e =f cd bx(h 0-x/2)311.73 =13800x(0.45-x/2)解得x =0.053 m≤ξb h 0 =0.56×0.45 =0.252 m 故为大偏心受压构件。
欧洲规范中的桥梁基础设计
盯 ＝ ｒ 酉Ｐ
Ｕ １ ． Ｊｅ一
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铁道勘测与设 计
￣ ０ １ ５ （ １ ）■＿
．
嬗 １ 曩 勘测与设计
．
１ ９ ９ ７ ～ ｌ中， 避 免达 到极 限状态 是通 过要 求设 计交
规范用 于大坝 、 隧道、 边坡 稳 定等项 目的岩 土设 计 。
需要指 出的是 ， Ｅ Ｎ １ ９ ９ ７ ～ｌ 的主要 目的在 于提 供一套 框架 性 的设计 原则 ， 并未 向工 程师提 供 怎样
本 文 内容 主要 来源 于铁 四院桥 梁 处 承担 的 院
控 科研 项 目“ 基 于欧 洲规 范的桥 梁墩 台 设计研 究” 。
计算的设计等 内容 ， 并着重介绍了用于Ｕ Ｌ Ｓ － ￣算的三种途径及对应的分项系数取值， 同时以国内 路桥 涵地基 与基础设计规范》 和 公路桥涵地基与基础设计规范 为对照， 分析 了 Ｅ Ｎ １ ９ ９ ７ ． １ 的一些特点。
【 关键 词 】 欧洲规 范 桥梁 基础 设 计 比较 分析
范 在设 计理 念 方面 差距 最大 的地 方 。
一
一
一
一
一
一
一
一
一
Ｅ Ｎ １ ９ ９ ７ 一 ｌ规定 了岩 土工程 设计 的一 般原 则 与要求 ， 主要 目的就 是要 保证 支撑于 土或岩 石基 础 上 的结构 的安全性 、 使用 功 能与耐 久性 。 Ｅ Ｎ １ ９ ９ ７ —
１ 主 要用 于建筑 与 民用 工程 结构 ，也可 以作为参 考
岩土 工程 数据
建造 管理 、 监控 及 维护 填方 、 抽水、 地 基 改 良及 加 筋 扩大 基础 桩基 础 锚 固 支挡 结构 水力 破坏 场地 稳定 路堤
基于欧洲标准的钢混组合箱梁结构计算要点
基于欧洲标准的钢混组合箱梁结构计算要点摘要：介绍了基于欧洲标准设计的城市高架桥上部钢混组合箱梁结构计算方法，以及验证内容：截面承载能力、面外扭转稳定承载能力、剪切稳定和受压腹板的面内稳定承载能力、纵向抗剪承载能力、疲劳承载能力等。
关键词：欧洲标准；钢混组合箱梁；可变荷载；疲劳损耗车辆；截面抗力；弯剪耦合高架桥上部结构型式选择施工周期短的钢混组合箱梁，本篇立足于基于欧洲标准的桥梁结构设计，对所采用的设计规范、设计标准、设计荷载、设计理论、计算要点等进行了全面的阐述，希望能对各位桥梁工程师在海外项目设计中提供帮助。
1概述1.1结构尺寸设计采用三跨连续的钢-混凝土组合箱梁结构形式，桥梁跨径组合3x30m，桥宽10m。
箱梁中心高度为1.5m，混凝土桥面板厚25cm，承托处厚40cm。
钢梁采用直腹板单箱单室断面，钢梁腹板厚20mm，在近支点20m范围钢梁顶板厚28mm，底板厚20mm，跨中25m范围钢梁顶板厚32mm，底板厚28mm。
主梁标准断面（m）1.2技术标准及规范钢混组合箱梁遵循的标准包括：① EN 1994-2 钢与混凝土组合结构设计第2部分总则与桥梁规则；② EN 1992-2 混凝土结构设计第2部分混凝土桥梁；③ EN 1993-2 钢结构设计第2部分钢桥；④ EN 1990 结构设计基础；⑤ EN 1991 结构上的作用。
2材料2.1结构主要材料及性能桥面板采用C35/45混凝土，全桥上部结构钢筋采用B500B。
2.1.1钢材钢主梁采用S355K2级别钢材，主要力学性能如下：40mm板厚以下屈服强度 f y=355MPa弹性模量 E a=210Gpa=210 000MPa材料线膨胀系数αth a= 10×10-6℃2.1.2剪力连接件连接件钢材等级为S235J2G3，主要力学性能如下：极限强度 f u=450MPa2.2材料分项系数针对承载能力极限状态（ULS）及针对正常使用极限状态（SLS）针对疲劳极限状态3作用3.1恒载1）自重一期恒载：钢构件和混凝土桥面板自重按构件断面重量自动计入，混凝土容重取为26kN/m3，钢材容重取78.5kN/m3。
中欧混凝土结构设计规范对比研究
3、对工程实践的影响
中欧混凝土结构设计规范的差异在一定程度上影响了工程实践。例如，欧洲 规范的耐久性设计理念有助于提高结构全寿命周期性能，而中国规范的地震烈度 指标对于某些特定地区的工程实践具有重要意义。此外，规范的不同也导致在设 计过程中对安全系数、构造要求等方面的取值存在差异。
五、结论
本次演示通过对中欧混凝土结构设计规范的对比研究，分析了它们的异同及 其原因，并探讨了这些差异对工程实践的影响。结果表明，中欧混凝土结构设计 规范在基本设计原则、材料强度、荷载和作用以及结构设计等方面具有相似之处， 但在某些细节方面存在差异。这些差异主要源于各自的历史、文化和工程实践背 景。
在连接方式方面，中欧规范都要求连接部位具备足够的强度和刚度。欧洲规 范对连接部位的构造要求更加具体，而中国规范则更注重连接部位的基本性能要 求。例如，在焊接连接中，欧洲规范对焊接材料、焊接工艺等提出了具体要求， 而中国规范则主要焊接接头的力学性能。
对比分析
中欧钢结构设计规范在以下几个方面存在相同点： 1、都遵循结构可靠度理论，注重结构安全性；
规范概述
中国钢结构设计规范（GB）和欧洲钢结构设计规范（Eurocode 3）都是为了 指导钢结构设计、保证结构安全性而制定的。两者都遵循结构可靠度理论，注重 荷载、材料性能、结构体系等方面的要求。然而，由于地理环境、历史背景等方 面的差异，两者在某些方面仍存在一定差异。
设计方法
在荷载方面，中欧规范都考虑了重力、风、地震等荷载，但规定的荷载组合 方式和计算方法存在一定差异。例如，在风荷载计算中，中国规范考虑了顺风向 和横风向的风荷载，而欧洲规范则考虑了动态风荷载。
三、方法
本次演示采用文献调研和实地调研相结合的方法，收集并分析中欧混凝土结 构设计规范的相关文献和实际工程案例。此外，还通过数据库查询，获取中欧混 凝土结构设计规范的具体条文和历史沿革，为对比研究提供详实的数据支持。
诺曼钢筋混凝土桥梁设计手册说明书
SERIE RS46234Nota: Todos los centros de carga c 1, c 2, c 3 se toman desde la cara frontal de las ruedas (delanteras).(mostrado en 1000 kg.)(mostrado en 1000 kg.)56(mostrado en 1000 kg.)Nota: Todos los centros de carga c 1, c 2, c 3 se toman desde la cara frontal de las ruedas (delanteras).(mostrado en 1000 kg.)78(1) Desde la cara anterior de las ruedas delanteras. Se deben restar 100 mm para el centro de carga del lado delantero del Estabilizador, cuando sea aplicable (2) Para modelos CH solamente: Con función opcional "P(owered) P(ile) S(lope)" (Inclinación Lateral Asistida): restar 310 mm (3) Asiento de suspensión total en posición presionada(4) Estos datos son con el contenedor transportado 500 mm por delante de las ruedas (centro de carga 1720 mm)(5)La anchura del pasillo de apilado se basa en el cálculo según la norma VDI, tal y como se muestra en la ilustración. La British Industrial Truck Association (BITA) (AsociaciónBritánica de Carretillas Industriales) recomienda añadir 100 mm al espacio libre total (dimensión a) para conseguir un margen de trabajo adicional en la parte trasera de la carretilla.(6)Las cifras de trepabilidad se proporcionan para comparar las prestaciones de tracción pero no se pretende refrendar que el vehículo pueda funcionar en las rampas indicadas.9(1) Desde la cara anterior de las ruedas delanteras. Se deben restar 100 mm para el centro de carga del lado delantero del Estabilizador, cuando sea aplicable (2) Para modelos CH solamente: Con función opcional "P(owered) P(ile) S(lope)" (Inclinación Lateral Asistida): restar 310 mm (3) Asiento de suspensión total en posición presionada(4) Estos datos son con el contenedor transportado 500 mm por delante de las ruedas (centro de carga 1720 mm)(5) La anchura del pasillo de apilado se basa en el cálculo según la norma VDI, tal y como se muestra en la ilustración. La British Industrial Truck Association (BITA) (Asociación Británica de Carretillas Industriales) recomienda añadir 100 mm al espacio libre total (dimensión a) para conseguir un margen de trabajo adicional en la parte trasera de la carretilla.(6)Las cifras de trepabilidad se proporcionan para comparar las prestaciones de tracción pero no se pretende refrendar que el vehículo pueda funcionar en las rampas indicadas.10(1) Desde la cara anterior de las ruedas delanteras. Se deben restar 100 mm para el centro de carga del lado delantero del Estabilizador, cuando sea aplicable2) Para modelos CH solamente: Con función opcional "P(owered) P(ile) S(lope)" (Inclinación Lateral Asistida): reste 310 mm(3) Asiento de suspensión total en posición presionada(4) Estos datos son con el contenedor transportado 500 mm por delante de las ruedas (centro de carga 1720 mm)(5) La anchura del pasillo de apilado se basa en el cálculo según la norma VDI, tal y como se muestra en la ilustración. La British Industrial Truck Association (BITA) (Asociación Británicade Carretillas Industriales) recomienda añadir 100 mm al espacio libre total (dimensión a) para conseguir un margen de trabajo adicional en la parte trasera de la carretilla.(6)Las cifras de trepabilidad se proporcionan para comparar las prestaciones de tracción pero no se pretende refrendar que el vehículo pueda funcionar en las rampas indicadas.11(1) Desde la cara anterior de las ruedas delanteras. Se deben restar 100 mm para el centro de carga del lado delantero del Estabilizador, cuando sea aplicable 2) Para modelos CH solamente: Con función opcional "P(owered) P(ile) S(lope)" (Inclinación Lateral Asistida): reste 310 mm (3) Asiento de suspensión total en posición presionada(4) Estos datos son con el contenedor transportado 500 mm por delante de las ruedas (centro de carga 1720 mm)(5) La anchura del pasillo de apilado se basa en el cálculo según la norma VDI, tal y como se muestra en la ilustración. La British Industrial Truck Association (BITA) (Asociación Británica de Carretillas Industriales) recomienda añadir 100 mm al espacio libre total (dimensión a) para conseguir un margen de trabajo adicional en la parte trasera de la carretilla.(6)Las cifras de trepabilidad se proporcionan para comparar las prestaciones de tracción pero no se pretende refrendar que el vehículo pueda funcionar en las rampas indicadas.12EQUIPOS Y OPCIONES ESTÁNDAR*Estándar u Opcional en mercados seleccionados o en modelos seleccionados.Hay disponibles otras opciones a través de Special Products Engineering Department (SPED). Contacte con Hyster para ver más detalles.IH = Manipulador Intermodal / CH = Manipulador de contenedores14EQUIPAMIENTO DE EXTREMO DELANTEROZAPATA PARA MANIPULADOR DE CONTENEDORESZAPATA PARA CONTENEDOR ISO CON MPSZAPATA PARA CONTENEDOR ISO CON PPSCAMBIADOR DE HERRAMIENTAS ZAPATA CH PARA CAMBIADOR DE HERRAMIENTAS DE HERRAMIENTASZAPATA CON PATAS SOBREDIMENSIONADAS15。
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VRd,s=Aswfsywdz(cotθ+cotα)sinα
cotθ+cotα VRd,max=αcwν1fcdbwz 1+cot2θ 以顶板端部截面为例进行截面抗剪承载力验算,
顶板端部轴力设计值 NEd =80.4kN,剪力设计值VEd =303.3kN;截 面 宽 度b=1.0 m,高 度h=0.40 m,斜 截面区域抗拉钢筋为 6.6 根ϕ22 钢筋,则抗剪承 载 力 VRd,c= [CRd,ck(100ρlfck )1/3+k1σcp ]bd =203.5kN, 而最 小 抗 剪 强 度 VRd,c,min = (νmin+k1σcp )bd =153.1 kN,由 VRd,c >VRd,c,min,则 抗 剪 承 载 力 VRd,c =203.5 kN<VEd =303.3kN,故 需 按 计 算 配 置 抗 剪 箍 筋。 根 据欧洲规范有腹筋受弯构件斜截面受剪承载力公式,
而欧洲规 范 对 受 拉 或 受 压 钢 筋 的 最 大 面 积 规 定 为 :As,max=0.04Ac =160cm2 。
可 见 :As >As,min,As <As,max,As′<As,max,满 足 最大和最小配筋要求。
3.3.2 斜 截 面 抗 剪 验 算 欧洲规范在进行 斜 截 面 抗 剪 验 算 时,可 先 根 据 无
需
要
配置
箍
筋
为Asw s
=zfyVwdEcdotθ=11.073cm2/m,而
欧洲 规 范 规 定 的 最 小 箍 筋 面 积 为:Asw s
=ρminb =
0.0f8ykfckb=10cm2/m。 实 际 配 筋 选 用 3.3 肢 ϕ10 箍筋(1.0 m 宽 度 平 均 值 ),顶 板 端 部 箍 筋 间 距 0.15 m,则Assw =20.5 .1952=17.28cm2/m,满足要求。 3.4 正 常 使 用 极 限 状 态 (SLS)验 算 3.4.1 应 力 验 算
3.3 承 载 能 力 极 限 状 态 (ULS)验 算 3.3.1 偏 心 受 压 承 载 力 验 算
箱涵 顶 板、底 板 及 侧 墙,按 偏 心 受 压 构 件 进 行 设
计。该文以填土 高 度 4.5 m 的 箱 涵 (后 同)顶 板 中 部 截 面 为 例 ,进 行 截 面 配 筋 计 算 。 由 计 算 可 知 :顶 板 中 部
关 键 词 :桥 梁 工 程 ;欧 洲 规 范 ;钢 筋 混 凝 土 箱 涵 ;结 构 计 算
1 工程概况
刚 果 (布 )国 家 1 号 公 路 是 连 接 刚 果 (布 )首 都 布 拉 柴与第二大城市、西 部 非 洲 重 要 的 港 口 城 市 黑 角 之 间 的 一 条 重 要 交 通 要 道 ,路 线 全 长 600km,该 工 程 分 一 、 二期来完成,笔者参与 了 其 中 二 期 工 程 明 都 利 - 布 拉 柴段的设计工作,该段公路长 160 余 km,共设置 桥 梁 6 座 ,涵 洞 237 道 ,桥 涵 结 构 采 用 欧 洲 规 范 进 行 设 计 。
基于欧洲规范的钢筋混凝土箱涵结构设计与计算
何坚
(中铁第四勘察设计院集团有限公司,湖北 武汉 430063)
摘要:通过对刚果(布)国家1号公路二期工程钢筋混凝土箱涵运用欧洲规范进行结构 设 计 的 介 绍 ,阐 述 了 运 用 欧 洲 规 范 进 行 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 设 计 的 基 本 流 程 和 方 法 ,包 括 设 计 参 数 、 荷 载 取 值 、结 构 分 析 、极 限 状 态 验 算 等 内 容 ,该 项 目 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 的 结 构 设 计 计 算 流 程 和 方 法可为中国海外类似工程设计提供参考和借鉴。
该工程涵洞 全 部 采 用 钢 筋 混 凝 土 箱 涵,包 括 11.5 m×1.0 m,1-1.5 m×1.5 m,1-2.0 m×2.0 m,1-3.0m×2.0m,1-3.0m×3.0m,1-4.0m× 3.0 m,2-3.0 m×2.0 m 等孔径,该文以其中1-4.0 m×3.0 m 的 结 构 设 计 为 例,对 钢 筋 混 凝 土 箱 涵 的 设 计与计算进行介绍。作为运用欧洲规范进行海外涵洞 设计的一个实例,可 为 今 后 类 似 的 海 外 工 程 项 目 桥 涵 设计提供参考。
根 据 欧 洲 规 范 ,承 载 能 力 极 限 状 态 下 ,持 久 状 况 设
计和短暂 状 况 设 计 中 混 凝 土 的 材 料 分 项 系 数 γC = 1.5,普通钢筋的材料分项系数γS =1.15,则 混 凝 土 抗 压强度设计值:
收 稿 日 期 :2014-06-12 作 者 简 介 :何 坚 ,男 ,大 学 本 科 ,工 程 师 .E-mail:hejian6105@
2 设计参数
400+2a
b
A×A
a
400
a
300
10
10
b
40 10
420+2a
C20 混凝土 砂砾垫层
图 1 涵 身 截 面 示 意 图 (单 位 :cm)
表1 1-4.0m×3.0m 涵身尺寸参数表
Hs/
b/
m
cm
4.5 40
7.5 50
11.5 55
16
60
a/ 倒角 A×A/ 承载力要
cm
在计算涵洞顶运 营 荷 载 引 起 的 竖 向 土 压 力 时,车 轮按其着地 面 积 的 边 缘 向 下 作 30°角 分 布,当 几 个 车 轮的压力扩散线相重 叠 时,扩 散 面 积 以 最 外 边 的 扩 散 线为准,运营荷载产生的竖向压力取 Load Model1和 Load Model2计算的较大值。 3.2 计 算 模 式
基础计 算 有 腹 筋 钢 筋 混 凝 土 构 件 的 抗 剪 承 载 力 的 (图 6)。
dα D
A B θ
Fcd
V（cotθ-cotα）
Z/2
NM
Z=0.9d
V Z/2
V
Ftd
s
C
A-受压翼缘 B-压杆 C-受拉翼缘 D-腹筋
图 6 钢 筋 混 凝 土 构 件 桁 架 模 型
对有腹筋受弯构 件 斜 截 面 受 剪 承 载 力,欧 洲 规 范 给出了以下两式进行计算,取两式的较小值,其中θ 角 应 满 足 1≤cotθ≤2.5。
腹筋受弯构件斜截面受剪承载力计算公式判断是否按 构造钢筋配置腹筋,无 腹 筋 受 弯 构 件 斜 截 面 受 剪 承 载 力设计值VRd,c 为:
VRd,c= [CRd,ck(100ρlfck)1/3 +k1σcp ]bwd ≥ (νmin +k1σcp )bwd
当VRd,c>VEd (剪力设计值),按构造配 置 腹 筋,否 则,则需按计算配 置 腹 筋。 欧 洲 规 范 是 以 桁 架 模 型 为
Load Model1荷载取值见表1。
e1
e3
e1
300
xQiQik xQiQik
xqiqik
400
填土荷载侧压力
h
填运土营荷荷载载侧侧压压力力
200
≥50
200
50 200 50
120 ①
40
②
40
③ 120
图2 Load Model1加载布置图(单位:cm) βQQak
200 60
35
图3 Load Model2 加载布置图(单位:cm)
轴力设计值 NEd =80.4kN,弯 矩 设 计 值 MEd =219.8 kN·m;截面宽度b=1.0 m,高度h=0.40 m。
根据欧洲规范纵向受拉钢筋最小配筋面积公式
As,min=0.26
fctm fyk btd
≥0.001
3btd
可 知 ,As,min =
5.915cm2>0.0013bd=4.55cm2。 限 于 篇 幅,该 文
涵 洞 计 算 模 式 如 图 4 所 示 ,涵 洞 底 面 采 用 单 向 受
e2
弹性e3支承
模 式 图 (单 位 :cm)
压弹性支承模拟地基 土 对 涵 洞 的 支 承 作 用,同 时 在 涵
洞两侧面各施加一个单向受压弹性支承近似模拟侧面
土对涵洞的作用。
NEdes′≤ MRd = -ηfcd (λx)b æèλ2x-d′öø +Asσs (d-d′)
计算的受压钢筋面积为 As′=5.915cm2,受 拉 钢 筋面积为 As=20.337cm2。
实际箱涵 截 面 在 上 缘 配 置 3.3ϕ22 钢 筋,钢 筋 面 积 As′=12.543cm2;下缘配置6.6ϕ22钢筋(间距150 mm),钢筋面积 As=25.087cm2。
fyk 400 fyd =γS =1.15=347.83 MPa
3 结构计算
加载部位
车道1 车道2 车道3 其他车道 剩余区域
表2 Load Model1荷载取值
双轴集中力系统 TS
均布力 UDL
轴载 Qik/kN
调整系数
qik/
调整系数
αQi
(kN·m-2) αqi
300
1.0
9.0
1.0
200
1.0
箱涵涵身混凝土等级为 C25/30(欧洲规范混凝土 强 度 等 级 是 用 28d 龄 期 的 圆 柱 体 抗 压 强 度 标 准 值 fck
或立 方 体 抗 压 强 度 标 准 值 fck,cube 来 表 示 的,其 圆 柱 体 抗压强度标准 值 fck =25 MPa,抗 拉 强 度 值 fctk,0.05= 1.8 MPa。钢筋则 采 用 中 国 规 范 HRB400 钢 筋,钢 筋 屈服强度标准值fyk =400 MPa。