箱涵结构和配筋计算

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=1.9m净高h0=2m孔数m=12.设计安全等级设计安全等级21为一级，2为二级，3为三级3.汽车荷载荷载等级公路－2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=7.3m≥0.5m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=19kN/m3地基承载力[σ0]=300kPa5.建筑材料普通钢筋种类31为R235，2为HRB335，3为HRB400，4为KL400主钢筋直径25mm涵身混凝土强度等级C2515~506.箱涵尺寸顶板、底板厚度δ=0.5m倒角C1=0.5m侧墙厚度t=0.6m倒角C2=0.6m基础襟边c=0m基础高度d=0m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=1.9m净高h0=2m孔数m=12、设计安全等级二级结构重要性系数r0=1.03、汽车荷载荷载等级公路—Ⅱ级4、填土情况涵顶填土高度H=7.3m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=19kN/m3地基容许承载力[σ0]=300kPa5、建筑材料普通钢筋种类HRB400主钢筋直径25mm钢筋抗拉强度设计值fsd=330MPa涵身混凝土强度等级C25涵身混凝土抗压强度设计值fcd=11.5MPa涵身混凝土抗拉强度设计值ftd=1.23MPa钢筋混凝土重力密度γ2=25kN/m3基础混凝土强度等级C20混凝土重力密度γ3=23.5kN/m3(一)截面尺寸拟定(见图L-01)顶板、底板厚度δ=0.5mC1=0.5m钢筋混凝土箱涵结构设计一、设计资料二、设计计算第5页，共27页侧墙厚度t=0.6mC2=0.6m横梁计算跨径LP=L0+t=2.5mL=3L0+4t=8.1m侧墙计算高度hP=h0+δ=2.5mh=h0+2δ=3m基础襟边c=0m基础高度d=0m基础宽度B=8.1m(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力p恒=γ1H+γ2δ=151.20kN/m2恒载水平压力顶板处eP1=γ1Htan2(45°-φ/2)=46.23kN/m2图L-01底板处eP2=γ1(H+h)tan2(45°-φ/3)=65.23kN/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故横向分布宽度a=1.8+1.3=3.100m同理，纵向，汽车后轮着地长度0.2m0.2/2+Htan30°=4.315m1.4/2m故b=1.400m∑G=140kN车辆荷载垂直压力q车=∑G/(a×b)=32.26kN/m2车辆荷载水平压力e车=q车tan2(45°-φ/2)=10.75kN/m2(三)内力计算1、构件刚度比4.51m0.6/2+Htan30°=第6页，共27页K=(I1/I2)×(hP/LP)=0.58u=2K+1=2.162、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=151.20kN/m2MaA=MaC=MaE=MaF=-36.50kN·mMBA=MBE=MDC=MDF=-99.87kN·mNa3=Na4=163.65kNNa5=-327.30kN车辆荷载p=q车=32.26kN/m2MaA=MaC=MaE=MaF=-7.79kN·m图L-02MBA=MBE=MDC=MDF=-21.31kN·mNa3=Na4=34.91kNNa5=-69.83kN(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=46.23kN/m2MbA=MbC=MbE=MbF=-12.92kN·mMBA=MBE=MDC=MDF=6.46kN·m图L-03第7页，共27页Nb1=Nb2=Nb1'=Nb2'=57.79kNNb3=Nb4=-7.75kNNb5=15.50kN(3)c种荷载作用下(图L-04)Φ=20u(K+6)/K=490.51McA=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=19.00kN/m2McA=McE=-2.57kN·mMcC=McF=-2.74kN·mMBA=MBE=1.41kN·m图L-04MDC=MDF=1.24kN·mNc1=Nc1'=7.85kNNc2=Nc2'=15.90kNNc3=Nc4=1.59kNNc5=-3.19kN(4)d种荷载作用下(图L-05)Φ1=20(K+2)(6K2+6K+1)=334.28Φ2=u/K=3.73Φ3=120K3+278K2+335K+63=373.22Φ4=120K3+529K2+382K+63=484.48Φ5=360K3+742K2+285K+27=510.20Φ6=120K3+611K2+558K+87=637.80第8页，共27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=10.75kN/m2MdA=9.74kN·mMdE=-27.77kN·mMdC=-5.78kN·mMdF=2.77kN·mMBA=-5.56kN·mMBE=2.56kN·mMDC=6.09kN·mMDF=-4.59kN·mMBD=-8.12kN·mMDB=10.69kN·mNd1=-19.65kNNd2=46.53kN第9页，共27页Nd1'=0.09kNNd2'=26.80kNNd3=-9.37kNNd4=8.88kNNd5=0.48kN(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-36.50-36.50-36.50-36.50-99.87-99.87-99.87-99.870.000.00-43.80-43.80-43.80-43.80-119.85-119.85-119.85-119.850.000.00-12.92-12.92-12.92-12.926.466.466.466.460.000.00-2.57-2.57-2.74-2.741.411.411.241.240.000.00-21.68-21.68-21.92-21.9211.0211.0210.7810.780.000.00-7.79-7.79-7.79-7.79-21.31-21.31-21.31-21.310.000.009.74-27.77-5.782.77-5.562.566.09-4.59-8.1210.692.74-49.78-18.99-7.02-37.62-26.25-21.30-36.26######14.96-62.74-115.27-84.72-72.75-146.44-135.08-130.37-145.33######14.96N1N2N1'N2'N3N4N50.000.000.000.00163.65163.65-327.300.000.000.000.00196.38196.38-392.7657.7957.7957.7957.79-7.75-7.7515.507.8515.907.8515.901.591.59-3.1991.89103.1791.89103.17-8.62-8.6217.240.000.000.000.0034.9134.91-69.83-19.6546.530.0926.80-9.378.880.48-27.5165.140.1237.5135.7661.32-97.08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10页，共27页64.39168.3292.01140.7223.5249.1-472.603、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=226.60kNNx=N1=64.39kNMx=MA+N3x-Px2/2=39.63kN·mVx=Px-N3=59.73kN顶板1'x=LP/2P=1.2p恒+1.4q车=226.60kNNx=N1'=92.01kNMx=ME+N4x-Px2/2=19.05kN·mVx=Px-N4=34.17kN(2)底板2(图L-07)ω1=1.2p恒+1.4(q车+3e车HP2/4LP2)=237.89kN/m2ω2=1.2p恒+1.4q车=226.60kN/m2x=LP/2Nx=N2=168.32kNMx=MC+N3x-ω2·x2/2-5x3(ω1-ω2)/12LP=13.98kN·mVx=ω2x+3x2(ω1-ω2)/2LP-N3=70.31kN底板2'ω1=1.2p恒+1.4q车=226.60kN/m2ω2=1.2p恒+1.4(q车-3e车HP2/4LP2)=215.31kN/m2x=LP/2图L-07图L-06荷载效应组合第11页，共27页Nx=N2'=140.69kNMx=MF+N4x-ω2·x2/2-x3(ω1-ω2)/6LP=68.92kN·mVx=ω2x+x2(ω1-ω2)/2LP-N4=27.12kN(3)左侧墙(图L-08)ω1=1.4eP1+1.4e车=79.78kN/m2ω2=1.4eP2+1.4e车106.38kN/m2x=hP/2Nx=N3=223.52kNMx=MA+N1x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-48.05kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1=43.65kN(4)右侧墙(图L-09)ω1=1.4eP1=64.73kN/m2ω2=1.4eP2=91.33kN/m2x=hP/2Nx=N4=249.08kNMx=ME+N1'x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-54.28kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1'=-2.79kN(5)中间墙(图L-10)x=hP/2Nx=N5=-472.60kNMx=MBD+(N1+N1')x=184.14kN·m图L-08图L-09第12页，共27页Vx=-(N1+N1')=-156.40kN(5)构件内力汇总表