平当闸箱涵结构配筋计算书

'平当闸箱涵结构配筋计算书一、基本资料排水箱涵采用C25钢筋砼结构，矩形过水断面，净宽2.0m，净高2.0m，壁厚30cm，箱涵沿轴线方向每隔8.1m设一伸缩缝，缝宽20mm，内填沥青衫板，并采用652型橡胶带止水，箱涵底板下设10cm厚C15砼垫层，地基允许承载力不小400kpa。堤顶高程为136.90m，设计水位高程为135.90m，箱涵顶部高程为133.86m，底部高程为131.30m，填土内摩擦角为36°，填土湿重度为18.6KN/m3，浮重度为8.8KN/m3。本次设计取堤身中轴线典型断面作为计算断面，并沿管轴线方向取单位长度。其箱涵截面实图如图1所示，计算结构模型如图2所示。图1箱涵截面实体图 图2箱涵截面模型图2.2荷载计算根据本涵的特征，该箱涵计算控制工况由以下两种情况决定：1、枯水期，箱涵内无水情况，箱涵外为设计水位，即外压控制工况（工况一）；2、汛期箱涵内过设计洪水，因本箱涵为无压过流，涵内有水对涵壁受力条件有改善，故不是控制工况，本次设计不作计算；2.2.1作用于箱涵上的荷载计算本次对箱涵的结构计算采用垂直切剖面，作用在箱涵段上的荷载主要有垂直及侧向土压力、车辆荷载、箱涵自重、水压力、地基反力及扬压力。各作用力计算如下： 土压力：I、顶层土压力查中国水利水电出版社熊启钧《涵洞》得上埋式涵洞单位长度洞顶的垂直土压力强度标准值按式（1-1）计算。gt1k=Ks（H1+H2)（1-1）式中:Ks——垂直土压力系数。根据地基刚度及比值Hd/B1查表取，这里取1.072.—洞顶填土湿重度，为18.6KN/m3.H1——水面以上土的高度。——洞顶填土浮重度，为8.8KN/m3.H2——计算点到水面的高度。故gt1k=1.072×（18.6×（136.90-135.90）+8.8×（135.90-133.86））=39.2KN/m设计值gt1=gt1k×1.2=47KN/m，方向竖直向下。II、侧向水平土压力箱涵水平土压力值计算公式：gt2k=（H1+H2)tan2（45°-）（1-2）式中：——填土内摩擦角，这里取36°。其它符号意义同前述。故箱涵顶部水平土压力值=（18.6×（136.90-135.90）+8.8×（135.90-133.86））×tan2（45°-36°/2）=9.5KN/m，设计值为9.5×1.2=11.4KN/m，方向为水平向。箱涵底部水平土压力值=（18.6×（136.90-135.90）+8.8×（135.90-131.30））×tan2（45°-36°/2）=15.3KN/m，设计值为15.3×1.2=18.4KN/m，方向为水平向。②车辆荷载依据公路II级车道荷载计算其标准值为10.5×75%=7.88KN/m其设计值为7.88×1.2=9.5KN/m，方向竖直向下。③涵洞自重其计算公式为G=（1-3）式中：——钢筋混泥土的重度，取25KN/m3. h——涵洞的厚度。l——涵洞的长度。故涵洞顶板自重标准值=25×0.3=7.5KN/m3,设计值为7.5×1.05=7.9KN/m，方向竖直向下。涵洞底板自重设计值与顶板自重相等=7.9KN/m，方向竖直向下。涵洞两侧自重相等，均为25×0.3×2.6=19.5KN,设计值为19.5×1.05=20.5KN，方向竖直向下。④水压力计算公式为p=H2(1-4)式中：——水的重度，为9.81KN/m3.故箱涵顶板水压力标准值为9.81×（135.90-133.86）=20.0KN/m，设计值为20.0×1.05=21KN/m，方向竖直向下。箱涵两侧顶部压力设计值也为21KN/m，方向为水平向。箱涵两侧底部压力标准值为9.81×（135.90-131.30）=45.13KN/m，设计值为45.13×1.05=47.4KN/m，方向为水平向。⑤地基反力及扬压力其值=47+9.5+7.9+7.9+21=93.3KN/m,方向为竖直向上。2.2.2计算见图及内力图计算简图如图3所示： 图3计算受力图内力图分别如图4、图5、图6所示：图4结构轴力图 图5结构剪力图 图6结构弯矩图由以内力图可知，箱涵壁最大弯矩Mmax=45.86kN.m，两端弯矩M=39.86kN.m，最大剪力Qmax=131.56kN，最大轴力Nmax=131.52kN。三、配筋计算根据荷载组合情况，按规范要求对钢筋混凝土箱涵进行设计，计算方法按《水工砼结构设计规范》（SL191－2008），本次设计箱涵采用C25钢筋砼，构造及受力钢筋均采用二级钢筋，环境等别为二级。1、箱涵壁配筋计算（1）、截面正截面配筋计算跨中弯矩Mmax=45.86kN.m，Qmax=131.56kN：箱涵为二类环境条件，砼保护层c=35mm，设钢筋直径为d=18mm，排成一排，所以：=35+18/2=44mm；截面有效高度：=300-43=257mm； 0.070.073<0.85=0.468，满足要求。所以mm2查《水工钢筋混泥土结构学》附录3表1，选取φ14@200（As=770mm2），箱涵内外壁均选用这种情况，对称布置。（2）、截面斜截面配筋计算①截面尺寸复核hw=ho=253mm,=253/1000<4.0又0.25fcbho=0.25×11.9×1000×253=752.7KN>KV=1,.15×131.56=151.29KN,故截面尺寸满足抗剪条件。②验算是否需按计算确定配筋：KV=1,.15×131.56=151.29KN<0.7×ft×b×ho=0.7×1.27×1000×253=224.9KN,故不需要配置腹筋，仅需沿箱涵轴线方向按照构造配筋，选取φ12@200。（实际As=565mm2）；均满足设计要求。'