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箱涵全套结构计算表格EXCEL版(包含计算书只需输入数据)

1、孔径及净空净跨径L 0 =3m 净高

h 0 = 2.5m

2、设计安全等级三级结构重要性系数r 0 =0.9

3、汽车荷载荷载等级公路 —

Ⅰ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/m 3地基容许承载力[σ0] =

200

kPa

5、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f sd =280MPa 涵身混凝土强度等级

C 20涵身混凝土抗压强度设计值f cd =9.2MPa 涵身混凝土抗拉强度设计值f td = 1.06MPa 钢筋混凝土重力密度γ2 =25kN/m 3基础混凝土强度等级C 15混凝土重力密度γ3 =

kN/m 3

(一)截面尺寸拟定 (见图L-01)顶板、底板厚度δ =0.3m C 1 =0.3m 侧墙厚度t =0.28m C 2 =

0.5m 横梁计算跨径L P = L 0+t = 3.28m L = L 0+2t = 3.56m 侧墙计算高度h P = h 0+δ = 2.8m h = h 0+2δ =

3.1m 基础襟边 c =0.2m 基础高度 d =0.4m 基础宽度 B =

3.96

图 L-01

(二)荷载计算1、恒载恒载竖向压力p 恒 = γ1H+γ2δ =

21.90kN/m

恒载水平压力顶板处e P1 = γ1Htan 2(45°-φ/2) = 4.80kN/m 2底板处e P2 = γ1(H+h)tan 2(45°-φ/3) =

23.40

kN/m 2

2、活载

钢筋混凝土箱涵结构设计

一、设计资料

二、设计计算

汽车后轮着地宽度0.6m，由《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—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

> 1.3/2 m < 1.8/2 m

故横向分布宽度

a = (0.6/2+Htan30°)32+1.3 =

2.824m

同理，纵向，汽车后轮着地长度0.2m

0.2/2+Htan30°=0.562 m < 1.4/2 m

故

b = (0.2/2+Htan30°)32 =

1.124m ∑G =

140kN 车辆荷载垂直压力

q 车 = ∑G /(a3b) =

44.12kN/m 2车辆荷载水平压力e 车 = q 车tan 2

(45°-φ/2) =14.71

kN/m

(三)内力计算1、构件刚度比

K = (I 1/I 2)3(h P /L P ) =

1.05

2、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M aA = M aB = M aC = M aD =-1/(K+1)2pL P 2/12横梁内法向力N a1 = N a2 =0侧墙内法向力N a3 = N a4 =pL P /2恒载

p = p 恒 =

21.90kN/m 2M aA = M aB = M aC = M aD =

-9.58kN 2m N a3 = N a4 =

35.92kN 车辆荷载

p = q 车 =44.12kN/m 2

M aA = M aB = M aC = M aD =-19.30

kN 2m 图 L-02

N a3 = N a4 =

72.36

(2)b种荷载作用下 (图L-03)

M bA = M bB = M bC = M bD =-K/(K+1)2ph P 2/12

N b1 = N b2 =ph P /2N b3 = N b4 =

0恒载

p = e P1 =

4.80kN/m 2M bA = M bB = M bC = M bD =

-1.61kN 2m N b1 = N b2 =

6.72

(3)c 种荷载作用下 (图L-04)

图 L-03

M cA = M cD =-K(3K+8)/[(K+1)(K+3)]2ph P 2/60M cB = M cC =-K(2K+7)/[(K+1)(K+3)]2ph P 2

/60

N c1 =ph P /6+(M cA -M cB )/h P N c2 =ph P /3-(M cA -M cB )/h P

N c3 = N c4 =

0恒载

p = e P2-e P1 =18.60kN/m

M cA = M cD =-3.43kN 2m M cB = M cC =

-2.80kN 2m N c1 =8.45kN N c2 =

17.59

图 L-04

(4)d 种荷载作用下 (图L-05)

M dA =-[K(K+3)/6(K 2+4K+3)+(10K+2)/(15K+5)]2ph P 2/4

0.6/2+Htan30°=

0.76 m

M dB =-[K(K+3)/6(K2+4K+3)-(5K+3)/(15K+5)]2ph P2/4

M dC =-[K(K+3)/6(K2+4K+3)+(5K+3)/(15K+5)]2ph P2/4

M dD =-[K(K+3)/6(K2+4K+3)-(10K+2)/(15K+5)]2ph P2/4

N d1 =(M dD-M dC)/h P

N d3 = -N d4 =-(M dB-M dC)/L P

车辆荷载p = e车 =14.71kN/m2

M dA =-19.82kN2m

M dB =9.00kN2m

M dC =-13.92kN2m

M dD =14.90kN2m图 L-05

N d1 =10.29kN

N d2 =30.88kN

N d3 = -N d4 =-6.99kN

(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》(JTG D60—2004)第4.1.6条进行承载能力极限状态效应组合

V x =ω1x+x2(ω2-ω1)/2L P-N3

图 L-07

=-27.13kN

(3)左侧墙 (图L-08)

ω1 =1.4e P1+1.4e 车

27.31kN/m 2

ω2 =1.4e P2+1.4e 车

53.35kN/m 2

x =h P /2N x = N 3 =134.61

M x =M B +N 1x-ω12x 2/2-x 3(ω2-ω1)/6h P

=-13.17

kN 2m

V x =ω1x+x 2

(ω2-ω1)/2h P -N 1

11.69

kN (4)右侧墙 (图L-09)

ω1 = 1.4e P1 = 6.72kN/m 2ω2 = 1.4e P2 =

32.76kN/m 2

x =h P /2N x = N 4 =154.18

M x =M C +N 1x-ω12x 2/2-x 3(ω2-ω1)/6h P

=-25.08kN 2m V x =ω1x+x 2(ω2-ω1)/2h P -N 1

=-17.14

(5)构件内力汇总表

(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

l 0 =3.28 m ，

h =0.30 m ， a =0.03 m ，h 0 =0.27 m ，

b =1.00 m ，

M d =

70.29 kN 2m ，

N d =35.66 kN ， V d =9.78 kN

e 0 = M d /N d =

1.971m i =h/121/2

0.087m

长细比

l 0/i =

37.87

> 17.5由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条

ξ1 = 0.2+2.7e 0/h 0 =19.913> 1.0 ，取ξ1 =1.00ξ2 = 1.15-0.01l 0/h =

1.041

> 1.0 ，

取ξ2 =1.00

η =1+(l 0/h)2ξ1ξ2h 0/1400e 0

η =

1.012

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

图 L-08

图 L-0

e = ηe0+h/2-a = 2.114m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

67.85 =9200x(0.27-x/2)

解得x =0.029 m≤ξb h0 =0.5630.27 =0.151 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =0.0008336m2= 833.6mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.31 %>0.2 %

符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第9.1.12条的要求。

选用 φ12 @130 mm，实际 A s =870.0mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =615.8 kN>r0V d =8.8 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =143.1 kN>r0V d =8.8 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

(2)结点

l0 =3.28 m ，h = δ+C1 =0.60 m ， a =0.03 m ，h0 =0.57 m ， b = M d =64.16 kN2m ，N d =35.66 kN， V d =154.18 kN

e0 = M d/N d = 1.799m

i =h/121/2 =0.173m

长细比l0/i =18.94> 17.5

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条

ξ1 = 0.2+2.7e0/h0 =8.723> 1.0 ，取ξ1 =1.00

ξ2 = 1.15-0.01l0/h = 1.095> 1.0 ，取ξ2 =1.00

η =1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0

η = 1.007

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

e = ηe0+h/2-a = 2.082m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

66.80 =9200x(0.57-x/2)

解得x =0.013 m≤ξb h0 =0.5630.57 =0.319 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =0.0003087m2= 308.7mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.05 %<0.2 %

应按最小配筋率配置受拉钢筋。

选用 φ12 @90 mm，实际 A s =1256.6mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =1300.0 kN>r0V d =138.8 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =302.1 kN>r0V d =138.8 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

2、底板 (A-D)

钢筋按左、右对称，用最不利荷载计算。

(1)跨中

l0 =3.28 m ，h =0.30 m ， a =0.03 m ，h0 =0.27 m ， b =1.00 m ，M d =69.41 kN2m ，N d =77.26 kN， V d =27.13 kN

e0 = M d/N d =0.898m

i =h/121/2 =0.087m

长细比l0/i =37.87> 17.5

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条

ξ1 = 0.2+2.7e0/h0 =9.183> 1.0 ，取ξ1 =1.00

ξ2 = 1.15-0.01l0/h = 1.041> 1.0 ，取ξ2 =1.00

η =1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0

η = 1.026

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

e = ηe0+h/2-a = 1.041m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

72.41 =9200x(0.27-x/2)

解得x =0.031 m≤ξb h0 =0.5630.27 =0.151 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =0.0007677m2= 767.7mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.28 %>0.2 %

符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第9.1.12条的要求。

选用 φ12 @140 mm，实际 A s =807.8mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =615.8 kN>r0V d =24.4 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =143.1 kN>r0V d =24.4 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

(2)结点

l0 =3.28 m ，h = δ+C1 =0.60 m ， a =0.03 m ，h0 =0.57 m ， b = M d =73.31 kN2m ，N d =77.26 kN， V d =134.61 kN

e0 = M d/N d =0.949m

i =h/121/2 =0.173m

长细比l0/i =18.94> 17.5

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条

ξ1 = 0.2+2.7e0/h0 = 4.694> 1.0 ，取ξ1 =1.00

ξ2 = 1.15-0.01l0/h = 1.095> 1.0 ，取ξ2 =1.00

η =1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0

η = 1.013

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

e = ηe0+h/2-a = 1.231m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

85.60 =9200x(0.57-x/2)

解得x =0.017 m≤ξb h0 =0.5630.57 =0.319 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =0.0002959m2= 295.9mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.05 %<0.2 %

应按最小配筋率配置受拉钢筋。

选用 φ12 @90 mm，实际 A s =1256.6mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =1300.0 kN>r0V d =121.2 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =302.1 kN>r0V d =121.2 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

3、左、右侧板 (B-A，C-D)

(1)板中

l0 =2.80 m ，h =0.28 m ， a =0.03 m ，h0 =0.25 m ， b =1.00 m ，M d =25.08 kN2m ，N d =154.18 kN， V d =17.14 kN

e0 = M d/N d =0.163m

i =h/121/2 =0.081m

长细比l0/i =34.64> 17.5

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条

ξ1 = 0.2+2.7e0/h0 = 1.957> 1.0 ，取ξ1 =1.00

ξ2 = 1.15-0.01l0/h = 1.050> 1.0 ，取ξ2 =1.00

η =1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0

η = 1.110

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

e = ηe0+h/2-a =0.291m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

40.31 =9200x(0.25-x/2)

解得x =0.018 m≤ξb h0 =0.5630.25 =0.140 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =0.0001021m2= 102.1mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.04 %<0.2 %

应按最小配筋率配置受拉钢筋。

选用 φ12 @220 mm，实际 A s =514.1mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =570.2 kN>r0V d =15.4 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =132.5 kN>r0V d =15.4 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

(2)结点

l0 =2.80 m ，h = t+C2 =0.78 m ， a =0.03 m ，h0 =0.75 m ， b = M d =73.31 kN2m ，N d =134.61 kN， V d =77.26 kN

e0 = M d/N d =0.545m

i =h/121/2 =0.225m

长细比l0/i =12.44< 17.5

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.10条，不考虑偏心距增大系数。

ξ1 = 0.2+2.7e0/h0 = 2.160> 1.0 ，取ξ1 =1.00

ξ2 = 1.15-0.01l0/h = 1.114> 1.0 ，取ξ2 =1.00

η =1+(l0/h)2ξ1ξ2h0/1400e0

η = 1.000

由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)第5.3.5条

e = ηe0+h/2-a =0.905m

r0N d e =f cd bx(h0-x/2)

109.59 =9200x(0.75-x/2)

解得x =0.016 m≤ξb h0 =0.5630.75 =0.420 m

故为大偏心受压构件。

A s = (f cd bx-r0N d)/f sd =9.482E-05m2= 94.8mm2

μ = 100A s/(bh0) =0.01 %<0.2 %

应按最小配筋率配置受拉钢筋。

选用 φ12 @70 mm，实际 A s =1615.7mm2

0.51310-3f cu,k1/2bh0 =1710.6 kN>r0V d =69.5 kN

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》(JTG D62—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》(JTG D62—2004)第5.2.10条

0.50310-3α2f td bh0 =397.5 kN>r0V d =69.5 kN

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按(JTG D62—2004)第9.3.13条构造要求配置箍筋。

(五)配筋图

见设计图纸。

(六)基底应力验算

1、荷载计算 (取单位涵长计算)

(1)恒载

箱重力P箱 = 2γ2(δL+th0+C1C2) =95.9kN

基础重力P基 = γ3Bd =38.0kN

填土重力P土 = γ1HL =51.3kN

水重力P水 = γ水(L0h0-2C1C2) =72.0kN

(2)车辆荷载 (由图L-07)

竖直力P车 = q车L =157.1kN

水平力E车 = e车(h+d) =51.5kN

弯矩M车 = E车(h+d)/2 =90.1kN2m

2、基底应力

N = P箱+P基+P土+P水+P车 =414.2kN

M = M车 =90.1kN2m

由《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT J 024—85)第3.2.2-2式

σ =N/A±M/W = N/B±6M/B2

139.1

70.1基底应力满足设计要求。kPa<[σ0] =200 kPa

1.00 m ，