箱涵计算表格

钢筋混凝土箱涵结构设计数据输入：1.孔径及净空净跨径L0=5m净高h0=3m2.设计安全等级设计安全等级13.汽车荷载荷载等级公路－2级4.填土情况箱涵顶填土厚H=0.8m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=18kN/m3地基承载力[σ0]=350kPa5.建筑材料普通钢筋种类2主钢筋直径12mm涵身混凝土强度等级C256.箱涵尺寸顶板、底板厚度δ=0.45m倒角C1=0.2m侧墙厚度t=0.45m倒角C2=0.2m基础襟边c=1m基础高度d=0.4m附注：有填充颜色的单元格需要按说明输入数值。说明1为一级，2为二级，3为三级1为I级，2为II级，3为II级折减≥0.5m1为R235，2为HRB335，3为HRB400，4为KL40015~501、孔径及净空净跨径L0=5m净高h0=3m2、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—Ⅱ级4、填土情况涵顶填土高度H=0.8m土的内摩擦角Φ=30°填土容重γ1=18kN/m3地基容许承载力[σ0]=350kPa5、建筑材料普通钢筋种类HRB335主钢筋直径12mm钢筋抗拉强度设计值fsd=280MPa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=0.45mC1=0.2m侧墙厚度t=0.45mC2=0.2m横梁计算跨径LP=L0+t=5.45mL=L0+2t=5.9m侧墙计算高度hP=h0+δ=3.45mh=h0+2δ=3.9m基础襟边c=1m基础高度d=0.4m基础宽度B=7.9m图L-01(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力p恒=γ1H+γ2δ=25.65kN/m2恒载水平压力顶板处eP1=γ1Htan2(45°-φ/2)=4.80kN/m2底板处eP2=γ1(H+h)tan2(45°-φ/3)=28.20kN/m22、活载钢筋混凝土箱涵结构设计一、设计资料二、设计计算设计:李海川2020/8/8第3页汽车后轮着地宽度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=(0.6/2+Htan30°)×2+1.3=2.824m同理，纵向，汽车后轮着地长度0.2m0.2/2+Htan30°=0.562m1.4/2m故b=(0.2/2+Htan30°)×2=1.124m∑G=140kN车辆荷载垂直压力q车=∑G/(a×b)=44.12kN/m2车辆荷载水平压力e车=q车tan2(45°-φ/2)=14.71kN/m2(三)内力计算1、构件刚度比K=(I1/I2)×(hP/LP)=0.632、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=MaB=MaC=MaD=-1/(K+1)·pLP2/12横梁内法向力Na1=Na2=0侧墙内法向力Na3=Na4=pLP/2恒载p=p恒=25.65kN/m2MaA=MaB=MaC=MaD=-38.88kN·mNa3=Na4=69.90kN车辆荷载p=q车=44.12kN/m2MaA=MaB=MaC=MaD=-66.87kN·m图L-02Na3=Na4=120.22kN(2)b种荷载作用下(图L-03)MbA=MbB=MbC=MbD=-K/(K+1)·phP2/12Nb1=Nb2=phP/2Nb3=Nb4=0恒载p=eP1=4.80kN/m2MbA=MbB=MbC=MbD=-1.85kN·mNb1=Nb2=8.28kN(3)c种荷载作用下(图L-04)图L-03McA=McD=-K(3K+8)/[(K+1)(K+3)]·phP2/60McB=McC=-K(2K+7)/[(K+1)(K+3)]·phP2/60Nc1=phP/6+(McA-McB)/hPNc2=phP/3-(McA-McB)/hPNc3=Nc4=0恒载p=eP2-eP1=23.40kN/m2McA=McD=-4.90kN·mMcB=McC=-4.09kN·mNc1=13.22kNNc2=27.14kN图L-04(4)d种荷载作用下(图L-05)MdA=-[K(K+3)/6(K2+4K+3)+(10K+2)/(15K+5)]·phP2/40.76m0.6/2+Htan30°=设计:李海川2020/8/8第4页MdB=-[K(K+3)/6(K2+4K+3)-(5K+3)/(15K+5)]·phP2/4MdC=-[K(K+3)/6(K2+4K+3)+(5K+3)/(15K+5)]·phP2/4MdD=-[K(K+3)/6(K2+4K+3)-(10K+2)/(15K+5)]·phP2/4Nd1=(MdD-MdC)/hPNd2=phP-(MdD-MdC)/hPNd3=-Nd4=-(MdB-MdC)/LP车辆荷载p=e车=14.71kN/m2MdA=-27.98kN·mMdB=15.78kN·mMdC=-21.44kN·mMdD=22.32kN·m图L-05Nd1=12.68kNNd2=38.05kNNd3=-Nd4=-6.83kN(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MAMBMCMDN1N2N3N4-38.88-38.88-38.88-38.880069.9069.90-46.65-46.65-46.65-46.650083.8883.88-1.85-1.85-1.85-1.858.288.2800-4.90-4.09-4.09-4.9013.2227.1400-9.45-8.32-8.32-9.4530.1049.5900-66.87-66.87-66.87-66.8700120.22120.22-27.9815.78-21.4422.3212.6838.05-6.836.83-132.79-71.52-123.64-62.3717.7653.27158.75177.88-188.89-126.49-178.61-118.4747.86102.87242.63261.753、构件内力计算(跨中截面内力)(1)顶板(图L-06)x=LP/2P=1.2p恒+1.4q车=92.55kNNx=N1=47.86kNMx=MB+N3x-Px2/2=191.06kN·mVx=Px-N3=9.56kN(2)底板(图L-07)ω1=1.2p恒+1.4(q车-3e车HP2/LP2)=67.80kN/m2ω2=1.2p恒+1.4(q车+3e车HP2/LP2)=117.30kN/m2x=LP/2Nx=N3=242.63kNMx=MA+N3x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6LP=189.93kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2LP-N3=-24.16kNa1.2×∑结构、土的重力b恒载c1.4×∑土侧压力图L-06图L-07ad1.4×∑汽车荷载效应组合车辆荷载M(kN·m)N(kN)荷载种类设计:李海川2020/8/8第5页(3)左侧墙(图L-08)ω1=1.4eP1+1.4e车=27.31kN/m2ω2=1.4eP2+1.4e车60.07kN/m2x=hP/2Nx=N3=242.63kNMx=MB+N1x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-92.69kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1=13.38kN(4)右侧墙(图L-09)ω1=1.4eP1=6.72kN/m2ω2=1.4eP2=39.48kN/m2x=hP/2Nx=N4=261.75kNMx=MC+N1x-ω1·x2/2-x3(ω2-ω1)/6hP=-114.17kN·mVx=ω1x+x2(ω2-ω1)/2hP-N1=-22.14kN(5)构件内力汇总表构件MdNdVdMdNdVdMdNdVd-126.4947.86242.63191.0647.869.56-178.6147.86261.75-188.89102.87242.63189.93102.87-24.16-118.47102.87261.75-126.49242.6347.86-92.69242.6313.38-188.89242.63102.87-178.61261.7547.86-114.17261.75-22.14-118.47261.75102.87(四)截面设计1、顶板(B-C)钢筋按左、右对称，用最不利荷载计算。(1)跨中l0=5.45m，h=0.45m，a=0.03m，h0=0.42m，b=1.00m，Md=191.06kN·m，Nd=47.86kN，Vd=9.56kNe0=Md/Nd=3.992mi=h/121/2=0.130m长细比l0/i=41.9517.5由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.3.10条ξ1=0.2+2.7e0/h0=25.8641.0，取ξ1=1.00ξ2=1.15-0.01l0/h=1.0291.0，取ξ2=1.00η=1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0η=1.011由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.3.5条B-CA-DB-CA-DB-AC-DBABCCDAD图L-08图L-09B-AC-D设计:李海川2020/8/8第6页e=ηe0+h/2-a=4.231mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)222.75=11500x(0.42-x/2)解得x=0.049m≤ξbh0=0.56×0.42=0.235m故为大偏心受压构件。As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0018234m2=1823.4mm2μ=100As/(bh0)=0.43%0.2%符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第9.1.12条的要求。选用φ12@60mm，实际As=1885.0mm20.51×10-3fcu,k1/2bh0=1071.0kNr0Vd=10.5kN故抗剪截面符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.2.9条的要求。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.2.10条0.50×10-3α2ftdbh0=258.3kNr0Vd=10.5kN故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTGD62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。(2)结点l0=5.45m，h=δ+C1=0.65m，a=0.03m，h0=0.62m，b=1.00m，Md=178.61kN·m，Nd=47.86kN，Vd=261.75kNe0=Md/Nd=3.732mi=h/121/2=0.188m长细比l0/i=29.0517.5由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.3.10条ξ1=0.2+2.7e0/h0=16.4521.0，取ξ1=1.00ξ2=1.15-0.01l0/h=1.0661.0，取ξ2=1.00η=1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0η=1.008由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.3.5条e=ηe0+h/2-a=4.058mr0Nde=fcdbx(h0-x/2)213.64=11500x(0.62-x/2)解得x=0.031m≤ξbh0=0.56×0.62=0.347m故为大偏心受压构件。As=(fcdbx-r0Nd)/fsd=0.0010739m2=1073.9mm2μ=100As/(bh0)=0.17%0.2%应按最小配筋率配置受拉钢筋。选用φ12@90mm，实际As=1256.6mm20.51×10-3fcu,k1/2bh0