新规范双孔箱涵结构设计

钢筋混凝土双孔箱涵结构设计数据输入：说明1.孔径及净空净跨径L0=6m净高h0=3.6m孔数m=22.设计安全等级设计安全等级11为一级，2为二级，3为三级3.汽车荷载荷载等级公路－1级1为I级，2为II级，3为II级折减4.填土情况箱涵顶填土厚H=1m≥0.5m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=18.7kN/m3地基承载力[σ0]=180kPa5.建筑材料普通钢筋种类21为R235，2为HRB335，3为HRB400，4为KL400主钢筋直径22mm涵身混凝土强度等级C3015~506.箱涵尺寸顶板、底板厚度δ=0.4m倒角C1=0.05m侧墙厚度t=0.4m倒角C2=0.05m基础襟边c=0.2m基础高度d=0.5m附注：有填充颜色的单元格需要按说明输入数值。1、孔径及净空净跨径L0=6m净高h0=3.6m孔数m=22、设计安全等级一级结构重要性系数r0=1.13、汽车荷载荷载等级公路—Ⅰ级4、填土情况涵顶填土高度H=1m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=18.7kN/m3地基容许承载力[σ0]=180kPa5、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fsd=280MPa涵身混凝土强度等级C30涵身混凝土抗压强度设计值fcd=13.8MPa涵身混凝土抗拉强度设计值ftd=1.39MPa钢筋混凝土重力密度γ2=25kN/m3基础混凝土强度等级C15混凝土重力密度γ3=24kN/m3(一)截面尺寸拟定(见图L-01)顶板、底板厚度δ=0.4mC1=0.05m钢筋混凝土箱涵结构设计一、设计资料二、设计计算第3页，共20页侧墙厚度t=0.4mC2=0.05m横梁计算跨径LP=L0+t=6.4mL=2L0+3t=13.2m侧墙计算高度hP=h0+δ=4mh=h0+2δ=4.4m基础襟边c=0.2m基础高度d=0.5m基础宽度B=13.6m(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力p恒=γ1H+γ2δ=28.70kN/m2恒载水平压力顶板处eP1=γ1Htan2(45°-φ/2)=6.23kN/m2图L-01底板处eP2=γ1(H+h)tan2(45°-φ/3)=33.66kN/m22、活载汽车后轮着地宽度0.6m，由《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)第4.3.4条规定，按30°角向下分布。一个汽车后轮横向分布宽1.3/2m1.8/2m故车轮压力扩散线相重叠，应按如下计算横向分布宽度a=(0.6/2+Htan30°)×2+1.3=3.055m同理，纵向，汽车后轮着地长度0.2m0.2/2+Htan30°=0.677m1.4/2m故b=(0.2/2+Htan30°)×2=1.355m∑G=140kN手动输入车辆荷载垂直压力q车=∑G/(a×b)=33.83kN/m2车辆荷载水平压力e车=q车tan2(45°-φ/2)=11.28kN/m2(三)内力计算1、构件刚度比0.88m0.6/2+Htan30°=第4页，共20页K=(I1/I2)×(hP/LP)=0.63u=2K+1=2.252、节点弯矩和轴向力计算(1)a种荷载作用下(图L-02)涵洞四角节点弯矩MaA=MaC=MaE=MaF=-1/u·pLP2/12MBA=MBE=MDC=MDF=-(3K+1)/u·pLP2/12MBD=MDB=0横梁内法向力Na1=Na2=Na1'=Na2'=0侧墙内法向力Na3=Na4=(MBA-MaA+pLp2/2)/LpNa5=-(Na3+Na4)恒载p=p恒=28.70kN/m2MaA=MaC=MaE=MaF=-43.54kN·mMBA=MBE=MDC=MDF=-125.17kN·mNa3=Na4=79.08kNNa5=-158.17kN车辆荷载p=q车=33.83kN/m2MaA=MaC=MaE=MaF=-51.32kN·m图L-02MBA=MBE=MDC=MDF=-147.55kN·mNa3=Na4=93.22kNNa5=-186.45kN(2)b种荷载作用下(图L-03)MbA=MbC=MbE=MbF=-K·phP2/6uMBA=MBE=MDC=MDF=K·phP2/12uMBD=MDB=0Nb1=Nb2=Nb1'=Nb2'=phP/2Nb3=Nb4=(MBA-MbA)/LpNb5=-(Nb3+Nb4)恒载p=eP1=6.23kN/m2MbA=MbC=MbE=MbF=-4.62kN·mMBA=MBE=MDC=MDF=2.31kN·m图L-03第5页，共20页Nb1=Nb2=Nb1'=Nb2'=12.47kNNb3=Nb4=-1.08kNNb5=2.16kN(3)c种荷载作用下(图L-04)Φ=20u(K+6)/K=477.00McA=McE=-(8K+59)·phP2/6ΦMcC=McF=-(12K+61)·phP2/6ΦMBA=MBE=(7K+31)·phP2/6ΦMDC=MDF=(3K+29)·phP2/6ΦMBD=MDB=0Nc1=Nc1'=phP/6+(McC-McA)/hPNc2=Nc2'=phP/3-(McC-McA)/hPNc3=Nc4=(MBA-McA)/LpNc5=-(Nc3+Nc4)恒载p=eP2-eP1=27.43kN/m2McA=McE=-9.81kN·mMcC=McF=-10.50kN·mMBA=MBE=5.42kN·m图L-04MDC=MDF=4.73kN·mNc1=Nc1'=18.11kNNc2=Nc2'=36.74kNNc3=Nc4=2.38kNNc5=-4.76kN(4)d种荷载作用下(图L-05)Φ1=20(K+2)(6K2+6K+1)=372.42Φ2=u/K=3.60Φ3=120K3+278K2+335K+63=410.27Φ4=120K3+529K2+382K+63=537.69Φ5=360K3+742K2+285K+27=582.86Φ6=120K3+611K2+558K+87=703.72第6页，共20页MdA=(-2/Φ2+Φ3/Φ1)·phP2/4MdE=(-2/Φ2-Φ3/Φ1)·phP2/4MdC=-(2/Φ2+Φ5/Φ1)·phP2/24MdF=-(2/Φ2-Φ5/Φ1)·phP2/24MBA=-(-2/Φ2+Φ4/Φ1)·phP2/24MBE=-(-2/Φ2-Φ4/Φ1)·phP2/24MDC=(1/Φ2+Φ6/Φ1)·phP2/24MDF=(1/Φ2-Φ6/Φ1)·phP2/24MBD=-Φ4·phP2/12Φ1MDB=Φ6·phP2/12Φ1Nd1=(MdC+phP2/2-MdA)/hP图L-05Nd2=php-Nd1Nd1'=(MdF-MdE)/hPNd2'=php-Nd1'Nd3=(MBA+MBD-MdA)/LPNd4=(MBE+MBD-MdE)/LPNd5=-(Nd3+Nd4)车辆荷载p=e车=11.28kN/m2MdA=24.63kN·mMdE=-74.75kN·mMdC=-15.94kN·mMdF=7.59kN·mMBA=-15.03kN·mMBE=6.68kN·mMDC=16.29kN·mMDF=-12.12kN·mMBD=-21.71kN·mMDB=28.41kN·mNd1=-32.70kNNd2=77.81kN第7页，共20页Nd1'=0.23kNNd2'=44.88kNNd3=-9.59kNNd4=9.33kNNd5=0.26kN(5)节点弯矩、轴力计算及荷载效应组合汇总表按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)第4.1.6条进行承载能力极限状态效应组合MAMEMCMFMBAMBEMDCMDFMBDMDB-43.54-43.54-43.54-43.54-125.17-125.17-125.17-125.170.000.00-52.25-52.25-52.25-52.25-150.21-150.21-150.21-150.210.000.00-4.62-4.62-4.62-4.622.312.312.312.310.000.00-9.81-9.81-10.50-10.505.425.424.734.730.000.00-20.20-20.20-21.17-21.1710.8310.839.869.860.000.00-51.32-51.32-51.32-51.32-147.55-147.55-147.55-147.550.000.0024.63-74.75-15.947.59-15.036.6816.29-12.12######28.41-37.37-176.50-94.17-61.23-227.62-197.23-183.76-223.54######39.78-109.82-248.95-167.59-134.64-367.00-336.61-324.11-363.89######39.78N1N2N1'N2'N3N4N50.000.000.000.0079.0879.08-158.170.000.000.000.0094.9094.90-189.8012.4712.4712.4712.47-1.08-1.082.1618.1136.7418.1136.742.382.38-4.7642.8168.8942.8168.891.821.82-3.640.000.000.000.0093.2293.22-186.45-32.7077.810.2344.88-9.599.330.26-45.78108.930.3262.83117.09143.58-260.66荷载种类M(kN·m)1.4×∑汽车荷载效应组合车辆荷载a1.2×∑结构、土的重力b恒载c1.4×∑土侧压力adad1.4×∑汽车车辆荷载N(kN)荷载种类恒载a1.2×∑结构、土的重力bc1.4×∑土侧压力第8页，共20页-2.97177.8243.13131.7213.8240.3-454.103、构件内力计算(跨中截面内力)(1)顶板1(图L-06)x=LP/2P=1.2p恒+1.4q车=81.80kNNx=N1=-2.97kNMx=MA+N3x-Px2/2=155.53kN·mVx=Px-N3=47.96kN顶板1'x=LP/2P=1.2p恒+1.4q车=81.80kNNx=N1'=43.13kNMx=ME+N4x-Px2/2=101.16kN·mVx=Px-N4=21.48kN(2)底板2(图L-07)ω1=1.2p恒+1.4(q车+3e车HP2/4LP2)=86.43kN/m2ω2=1.2p恒+1.4q车=81.80kN/m2x=LP/2Nx=N2=177.82kNMx=MC+N3x-ω2·x2/2-5x3(ω1-ω2)/12LP=87.89kN·mVx=ω2x+3x2(ω1-ω2)/2LP-N3=59.06kN底板2'ω1=1.2p恒+1.4q车=81.80kN/m2ω2=1.2p恒+1.4(q车-3e车HP2/4LP2)=77.18kN/m2x=LP/2图L-07图L-06荷载效应组合第9页，共20页Nx=N2'=131.72kNMx=MF+N4x-ω2·x2/2-x3(ω1-ω2)/6LP=235.21kN·mVx=ω2x+x2(ω1-ω2)/2LP-N4=14.07kN(3)左侧墙(图L-08)ω1=1.4eP1+1.4e车=24.51kN/m2ω2=1.4eP2+1.4e车62.91kN/m2x=hP/2Nx=N3=213.81kNMx=MA+N1x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-177.58kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1=71.19kN(4)右侧墙(图L-09)ω1=1.4eP1=8.73kN/m2ω2=1.4eP2=47.12kN/m2x=hP/2Nx=N4=240.30kNMx=ME+N1'x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-192.95kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1'=-6.48kN(5)中间墙(图L-10)x=hP/2Nx=N5