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：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》(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》(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》(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.力计算及荷载组合
1) 由永久作用引起的力
跨中弯矩
M
1
=(q+g)·L2/8=(24.82+66.00)×5.12/8=295.27kNm
边墙侧边缘处剪力
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》(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》(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》(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》(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
正截面抗弯承载力满足规要求
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》(JTG D62-2004)中5.2.9关于抗剪截面验算的规定:
0.51×10-3·f
cu,k 0.5·b·h
=0.51×10-3×300.5×6600×346.5
=6388.19kN≥γ
0V
d
=999.80kN
抗剪截面满足规要求。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(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·α
2·f
td
·b·h
=1.25×0.0005×1×1.39×6.60×1000×0.347
×1000
=1986.74kN≥γ
0V
d
=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》(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》(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
M
s =1.0M
1
+0.7M
2
=1.0×295.27+0.7×673.40=766.65kNm 作用长期效应组合
M
l =1.0M
1
+0.4M
2
=1.0×295.27+0.4×673.40=564.63kNm 受拉钢筋的应力
σ
ss =M
s
/0.87/A
s
/h
=766.65/0.87/0.022091/0.347=115.12Mpa