平當閘箱涵結構配筋計算書

2021-07-29 19:10:24 字數 2980 閱讀 4008

一、基本資料

排水箱涵採用c25鋼筋砼結構,矩形過水斷面,淨寬2.0m,淨高2.0m,壁厚30cm,箱涵沿軸線方向每隔8.

1m設一伸縮縫,縫寬20mm,內填瀝青衫板,並採用652型橡膠帶止水,箱涵底板下設10cm厚c15砼墊層,地基允許承載力不小400kpa。堤頂高程為136.90m,設計水位高程為135.

90m,箱涵頂部高程為133.86m,底部高程為131.30m,填土內摩擦角為36°,填土溼重度為18.

6kn/m3,浮重度為8.8kn/m3。本次設計取堤身中軸線典型斷面作為計算斷面,並沿管軸線方向取單位長度。

其箱涵截面實圖如圖1所示,計算結構模型如圖2所示。

圖1 箱涵截面實體圖

圖2 箱涵截面模型圖

根據本涵的特徵,該箱涵計算控制工況由以下兩種情況決定:

1、枯水期,箱涵內無水情況,箱涵外為設計水位,即外壓控制工況(工況一);

2、汛期箱涵內過設計洪水,因本箱涵為無壓過流,涵內有水對涵壁受力條件有改善,故不是控制工況,本次設計不作計算;

本次對箱涵的結構計算採用垂直切剖面,作用在箱涵段上的荷載主要有垂直及側向土壓力、車輛荷載、箱涵自重、水壓力、地基反力及揚壓力。

各作用力計算如下:

土壓力:

、頂層土壓力

查中國水利水電出版社熊啟鈞《涵洞》得上埋式涵洞單位長度洞頂的垂直土壓力強度標準值按式(1-1)計算。

gt1k=ks(h1+h21-1)

式中:ks——垂直土壓力係數。根據地基剛度及比值hd/b1查表取,這裡取1.072.

—洞頂填土溼重度,為18.6kn/m3.

h1——水面以上土的高度。

——洞頂填土浮重度,為8.8kn/m3.

h2——計算點到水面的高度。

故gt1k=1.072×(18.6×(136.90-135.90)+8.8×(135.90-133.86))=39.2kn/m

設計值gt1=gt1k×1.2=47kn/m,方向豎直向下。

、側向水平土壓力

箱涵水平土壓力值計算公式:gt2k=(h1+h2)tan2(45°-) (1-2)

式中:——填土內摩擦角,這裡取36°。

其它符號意義同前述。

故箱涵頂部水平土壓力值=(18.6×(136.90-135.

90)+8.8×(135.90-133.

86))×tan2(45°-36°/2)=9.5kn/m,設計值為9.5×1.

2=11.4kn/m,方向為水平向。

箱涵底部水平土壓力值=(18.6×(136.90-135.

90)+8.8×(135.90-131.

30))×tan2(45°-36°/2)=15.3kn/m,設計值為15.3×1.

2=18.4kn/m,方向為水平向。

車輛荷載

依據公路級車道荷載計算其標準值為10.5×75%=7.88kn/m

其設計值為7.88×1.2=9.5kn/m,方向豎直向下。

涵洞自重

其計算公式為 g1-3)

式中:——鋼筋混泥土的重度,取25kn/m3.

h——涵洞的厚度。

l——涵洞的長度。

故涵洞頂板自重標準值=25×0.3=7.5kn/m3,設計值為7.5×1.05=7.9kn/m,方向豎直向下。

涵洞底板自重設計值與頂板自重相等=7.9kn/m,方向豎直向下。

涵洞兩側自重相等,均為25×0.3×2.6=19.5kn,設計值為19.5×1.05=20.5kn,方向豎直向下。

水壓力計算公式為p=h21-4)

式中:——水的重度,為9.81kn/m3.

故箱涵頂板水壓力標準值為9.81×(135.90-133.86)=20.0kn/m,設計值為20.0×1.05=21kn/m,方向豎直向下。

箱涵兩側頂部壓力設計值也為21kn/m,方向為水平向。

箱涵兩側底部壓力標準值為9.81×(135.90-131.30)=45.13kn/m,設計值為45.13×1.05=47.4kn/m,方向為水平向。

地基反力及揚壓力

其值=47+9.5+7.9+7.9+21=93.3kn/m,方向為豎直向上。

計算簡圖如圖3所示:

圖3 計算受力圖

內力圖分別如圖4、圖5、圖6所示:

圖4 結構軸力圖

圖5 結構剪力圖

圖6 結構彎矩圖

由以內力圖可知,箱涵壁最大彎矩m max=45.86kn.m,兩端彎矩m =39.

86kn.m,最大剪力q max=131.56kn,最大軸力n max=131.

52kn。

三、配筋計算

根據荷載組合情況,按規範要求對鋼筋混凝土箱涵進行設計,計算方法按《水工砼結構設計規範》(sl191-2008),本次設計箱涵採用c25鋼筋砼,構造及受力鋼筋均採用二級鋼筋,環境等別為二級。

1、箱涵壁配筋計算

(1)、截面正截面配筋計算

跨中彎矩m max =45.86kn.m ,q max=131.56kn:

箱涵為二類環境條件,砼保護層c=35mm,設鋼筋直徑為d=18mm,排成一排,所以: =35+18/2=44mm;

截面有效高度: =300-43=257mm;

0.07

0.073<0.85=0.468,滿足要求。

所以 mm2

查《水工鋼筋混泥土結構學》附錄3表1,選取φ14@200(as=770mm2),箱涵內外壁均選用這種情況,對稱布置。

(2)、截面斜截面配筋計算

①截面尺寸複核 hw=ho=253mm, =253/1000<4.0

又0.25fcbho=0.25×11.9×1000×253=752.7kn>kv=1,.15×131.56=151.29 kn,

故截面尺寸滿足抗剪條件。

② 驗算是否需按計算確定配筋:

kv=1,.15×131.56=151.29 kn<0.7×ft×b×ho=0.7×1.27×1000×253=224.9kn,

故不需要配置腹筋,僅需沿箱涵軸線方向按照構造配筋,選取φ12@200。

(實際as=565mm2);均滿足設計要求。

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