钢筋混凝土箱涵结构设计

来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文
发布时间：2012-09-26浏览：46次

　　摘要：钢筋混凝土箱涵是涵洞构造里一种常用的结构形式，多用于软土地基时，其整体性强。本文作者结合实际工程实例，就钢筋混凝土箱涵的结构设计做一个简单清晰的演算，为设计者提供设计依据。
　　关键词：钢筋混凝土箱涵；车辆荷载；截面设计；基底应力
　　本算例作者以参与的某项目箱涵设计为背景，给出设计所需要的基础资料。在其他的计算过程中，设计人员可根据项目具体情况更换设计基础资料，代入公式中，逐步验算。本算例详细介绍箱涵的设计过程。
　　1、设计资料
　　计算荷载：公路-Ⅰ级；
　　净跨径：；净高：；
　　填土厚度：；
　　建筑材料：涵身混凝土为C30，；钢筋为HRB335级钢筋，；涵身基础混凝土为C20；
　　材料容重：填土；钢筋混凝土；混凝土；
　　土的内摩擦角
　　基底置于中密砂土上，
　　结构重要性系数，查看《公路涵洞设计细则》（JTG/TD65-04-2007）
　　2、截面尺寸拟定（见图1）
　　顶板、底板厚度
　　侧墙厚度
　　故；
　　基础襟边：
　　基础高度：
　　基础宽度：
　　图1
　　3、荷载计算
　　1）恒载
　　恒载竖直压力（取1m为计算单元）
　　恒载水平压力
　　顶板处
　　底板处
　　2）活载
　　公路-Ⅰ级车辆荷载由《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.4条计算
　　一个汽车后轮横向分布宽：
　　故，两列车相邻车轴有荷载重叠，应按如下计算横向分布宽度
　　同理，纵向
　　故
　　车辆荷载垂直压力
　　车辆荷载水平压力
　　4、内力计算
　　钢筋混凝土箱涵按照矩形框架计算，框架的轴线以构件混凝土断面的重心轴线为准。下面为经过电算得到的各个构件的内力汇总表；
　　各构件计算内力汇总表
　　构件
　　
　　B-C B B-C C
　　 31.72 -74.29 187.82 31.72 121.56 6.47 31.72 -102.25 200.76
　　A-D A A-D D
　　 68.62 -108.16 187.82 68.62 121.07 -16.70 68.62 -69.38 200.76
　　B-A B B-A A
　　 187.82 -74.29 31.72 187.82 -59.37 10.77 187.82 -108.16 68.62
　　C-D C C-D D
　　 200.76 -102.25 31.72 200.76 -70.64 -15.50 200.76 -69.38 68.62
　　5、截面设计
　　5.1 顶板（B-C）
　　钢筋按左、右对称，用最不利荷载计算。
　　（1）跨中
　　长细比
　　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条得
　　取
　　取
　　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条得
　　则
　　解得：故为大偏心受压构件。
　　满足《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。
　　选用，实际
　　故抗剪截面满足《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
　　故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTGD62-2004）第9.3.13条构造要求配置箍筋。
　　（2）结点
　　长细比
　　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条得
　　取
　　取
　　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条得
　　则
　　解得：故为大偏心受压构件。
　　满足《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。
　　选用，实际
　　故抗剪截面满足《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
　　故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTGD62-2004）第9.3.13条构造要求配置箍筋。
　　5.2 按照《公路涵洞设计细则》（JTG/TD65-04-2007）第9.3.4条规定：箱涵的顶板、底板和侧墙可按偏心受压构件设计、配筋，故底板（A-D）、左、右侧板(B-A，C-D)的构造设计参照上述顶板（B-C）的设计流程。
　　6、基底应力验算
　　6.1 荷载计算
　　（1）恒载（取单位涵长计算）
　　填土重力
　　箱重力
　　基础重力
　　水重力
　　（2）车辆荷载
　　竖直力
　　水平力
　　弯矩
　　6.2 基底应力
　　由《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）第4.2.2条
　　6.3 基底容许应力
　　基础宽度，基础深度，且
　　，故应按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）第3.3.4条计算修正后的容许应力：
　　，
　　基底应力满足设计要求。
　　7、结论
　　本算例详细阐述了钢筋混凝土箱涵设计思路，实际设计中应根据显示的各部分计算结果，调整钢筋混凝土箱涵构造尺寸及配筋，最终得到经济安全的断面尺寸及合理的配筋。
　　参考文献
　　[1]JTGD60-2004,公路桥涵设计通用规范,中华人民共和国交通部发布，2004
　　[2]JTGD62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
　　中华人民共和国交通部发布，2004
　　[3]JTGD63-2007,公路桥涵地基与基础设计规范,中华人民共和国交通部发布，2004
　　[4]JTG/TD65-04-2007,公路涵洞设计细则,中华人民共和国交通部发布，2007
　　[5]顾克明，苏清洪，赵嘉行，公路桥涵设计手册•涵洞,人民交通出版社，1993

《钢筋混凝土箱涵结构设计》

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