管涵涵洞计算示例

管涵涵洞计算示例钢筋混凝土管涵外径1.5米，上部填土高度1.73米，土容重318/kNm，管下粘土的0[]120kPa，管壁厚0.10m，每节长1m，混凝土C15,224/kNm，钢筋为R235，进出口形式采用八字墙形式，涵洞洞底中心标高为xxx米，路线设计标高为xxx米。1.恒载计算填土垂直压力：2h181.7331.14/qkNm土管节垂直压力：2240.102.4/qtkNm自,故2+33.54/qqqkNm土恒自2.荷载计算按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.1条和第4.3.2条规定，本设计采用车辆荷载，公路―Ⅰ级和公路―Ⅱ级荷载采用相同的车辆荷载标准，填料厚度等于或大于0.5m的涵洞不计冲击力。按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.4条规定计算荷载分布宽度：一个后轮单边荷载横向分布宽度=（0.6/2+1.73×tan30°）=1.299m1.3/2=0.65m且1.8/2=0.9m，各轮垂直荷载分布宽度互相重叠故荷载横向分布宽度a应该按两辆车后轮外边至外边计算，即0.6(1.73tan30)2(1.321.8)7.4982am一个车轮的纵向分布宽度0.21.73tan301.0990.72mm1.4＞2同理，纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b按两轮（后轮）外边至外边计算，即：0.2(1.73tan30)21.43.5982bm22(2140)20.76/7.4983.598qkNm汽车3.管壁弯矩计算：忽略管壁环向压应力及径向剪应力N和V，仅考虑管壁上的弯矩，上部填土重产生的弯矩：21230.137(1)MMMqR土管壁自重产生的弯矩：2221230.304;0.337;0.369;MqRMqRMqR自重自自车辆荷载产生的弯矩：21230.137(1)MMMqR汽车式中：q土q自―填土、管壁自重产生的垂直压力；R―管壁中线半径；λ―土的侧压系数，2tan(45)2；q汽车―汽车荷载产生的垂直压力；因此，恒载产生的最大弯矩为：22350.13731.140.7[1tan(45)]0.3692.40.71.442MkNm恒2350.13720.760.7[1tan(45)]0.6682MkNm汽车4.荷载组合：按《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2004)第4.3.6条进行作用效应组合，则承载能力极限状态组合：1.21.4MMM恒汽车=1.2×1.44+1.4×0.668=2.663kN·m正常使用状态极限状态组合：短期组合0.7MMM恒汽车=1.44+0.7×0.668=1.908kN·m长期组合0.4MMM恒汽车=1.44+0.4×0.668=1.707kN·m5.管节处预留接缝宽1cm，故实际管节长99cm，承受1m长度内的荷载，考察任一位置都可以承受正、负弯矩，布置双层钢筋φ10@100cm。由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.2.2条中公式按单筋截面(不考虑受压钢筋)计算：195(1078.5)22.416.9990xmm01002575hmm00750.6246.522.41hmm＞符合《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第5.2.2.3条规定的022.41()6.999022.41(75)9.772.66322xfbxhkNmkNm＞截面强度满足要求。6.由《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第6.4.3条和第6.4.4条规定，601.9081037.250.870.8778.51075sMMPaAh短短1078.50.010699075C1=1.4（光面钢筋）C2=1+0.5×(1.908/1.707)=1.559C3=1.15123537.25(30)1.41.5591.15(3010)2.1100.050.20.28100.28100.0106btkCCCdEWmmmm短＜满足规范第6.4.2条规定。7.基底应力验算：按《公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第2.1.4条，本题地基土承载力不做修正，即0[]=[].本题基础按承受中心荷载计算：q恒=(1.73+1.5)18+24×1.4π0.1=68.7kN/m2N=(q恒+q汽车)×A=(68.7+20.76)×1=89.46kN；max90.36NkPaA0＜[],满足设计要求。