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1、,现行规范下盖板涵的结构验算,2,一 概述 1.当前国内高速公路的发展趋势,我国是一个多山的国家，尤其是西南和西北部分地区，地势起伏大。随着我国经济的发展和山区高等级公路的大量修建，路基填土高度不断增大，高填土涵洞更是屡见不鲜。由于以往的通用图无法满足现有高填土涵洞的设计需求，如何能安全经济的设计涵洞也就成为了摆在设计人员面前的一个难题。,3,一 概述 2.不同涵洞类型的优缺点以及比选,4,一 概述 2.不同涵洞类型的优缺点以及比选,5,一 概述 3.盖板涵整体结构验算的内容,盖板 持久状况承载能力极限状态 持久状况正常使用极限状态 台身 基础,6,公路桥涵设计通用规范（JTG D60-200
2、4），以下简称通用规范 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），以下简称公桥规 公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005），以下简称圬工规范 公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024-85），以下简称基础规范,一 概述 4. 盖板涵结构验算中所需用到的技术规范,7,二 盖板验算 1.计算假定及参数的选取,L0为净跨径L1为盖板总长d1为盖板端部厚度d2为盖板跨中厚度C5为盖板搭接宽度H为填土高度b为盖板宽度计算跨径L取L0+d1或L0+C5中较小值。,圬工规范7.0.6中对于盖板计算作出了如下假定：盖板按两端简支的板计算，可不考虑涵台传来的水平力。,8,二
3、 盖板验算 2.计算内容,持久状况承载能力极限状态 正截面抗弯 最小配筋率 斜截面抗剪 持久状况正常使用极限状态 裂缝 挠度 耐久性设计,9,3.作用 3.1永久作用,（1）盖板自重式中1为盖板的重力密度。（2）土的重力式中2为填土的重力密度。,二 盖板验算,10,目前对于涵洞的垂直土压力计算主要有以下三种方法： 1）马斯顿等沉面理论 2）卸荷拱理论 3）土柱法,3.作用 3.1永久作用,二 盖板验算,11,公路设计中涵洞垂直土压力理论模型为上埋式管垂直土压力理论模型。卸荷拱理论主要应用于沟埋式或顶管施工的涵洞，在隧道设计中应用较多，而在新填土涵洞中较难实现“卸荷拱”；而马斯顿等沉面理论计算结
4、果虽和新填土涵洞实测结果较为接近，但其计算过程较为复杂；土柱法计算方法简单，对高填土涵洞的计算结果与实测结果还是较为接近的。因此现行通用规范中对于新填土涵洞的垂直土压力计算仍然使用土柱法。,3.作用 3.1永久作用,二 盖板验算,12,与以往规范规定有所不同的是，通用规范中对于公路I级和公路II级采用了相同的车辆荷载标准值，仅当四级公路上重型车辆较少时，车辆荷载效应可以乘以0.7的折减系数。 计算车辆荷载引起的竖向土压力时，车轮按其着地面积的边缘向下做30角分布。当几个车轮的压力扩散线相重叠时，扩散面积以最外面的扩散线为准。,3.作用 3.2可变作用（车辆荷载）,二 盖板验算,13,3.作用
5、3.2可变作用（车辆荷载）,二 盖板验算,14,3.作用 3.2可变作用（车辆荷载）,二 盖板验算,15,3.作用 3.2可变作用（车辆荷载）,二 盖板验算,16,将作用以最不利情况布置，最大弯矩M发生在跨中，最大剪力V发生在涵台内侧。 （1）永久作用引起的内力 由于永久作用是均布荷载，所以弯矩M1及剪力V1的计算公式为：,3.作用 3.3内力计算,二 盖板验算,17,（2）可变作用（车辆荷载）引起的内力当LaL时，由车辆荷载引起的外荷载为均布荷载，且满布：,3.作用 3.3内力计算,二 盖板验算,18,当LaL时，由车辆荷载引起的外荷载的均布荷载在计算弯矩和剪力时所布的位置不同 当Lb0.0
6、2时，取0.02，当0.006时，取0.006；ss为受拉钢筋应力。,5.持久状况正常使用极限状态 5.1裂缝宽度验算,二 盖板验算,33,公桥规（6.4.4-2） Ms为短期效应组合的弯矩值，即MsNs 各类环境对裂缝宽度对限制： 类和类环境 0.20mm 类和类环境 0.15mm,5.持久状况正常使用极限状态 5.1裂缝宽度验算,二 盖板验算,34,钢筋混凝土受弯构件，在正常使用极限状态下的挠度，可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。 盖板跨中截面挠度计算采用荷载短期效应组合。 简支梁在均布荷载作用下，跨中最大挠度：B为开裂构件等效截面的抗弯刚度,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠
7、度验算,二 盖板验算,35,公桥规（6.5.2-1）公桥规（6.5.2-2）公桥规（6.5.2-7） B0为全截面的抗弯刚度，B0=0.95EcI0；Bcr为开裂截面的抗弯刚度，Bcr=EcIcr；Mcr为开裂弯矩；为构件受拉区混凝土塑性影响系数；ftk为混凝土轴心抗拉强度标准值；I0为全截面换算截面惯性矩；Icr为开裂截面换算截面惯性矩；S0为全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩；W0为换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,36,开裂弯矩Mcr的计算是以阶段a为基础，此阶段受拉区下缘应力达到混凝土抗拉强度极限值，应变达到混凝土
8、抗拉应变极限值，即达到将要出现裂缝的临界阶段。,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,37,需通过计算I0、S0和W0来确定开裂弯矩Mcr 换算截面的等效换算原理，即保持钢筋所受总压力（或总拉力）及钢筋重心不变的情况下，将钢筋换算为混凝土Aco为混凝土面积，As为钢筋面积，aEs为钢筋与混凝土弹性模量之比 全截面换算截面重心轴距盖板顶的距离x0,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,38,全截面换算截面惯性矩I0全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩S0 全截面换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩W0,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,39,开裂截面换算截面惯性矩Icr的计算是以阶段为基础，此时受拉区混凝土作用甚小，可不考虑其参加工作，全部拉力由钢筋承受，钢筋应力并未达到屈服阶段，混凝土受压区应力尚未抗压强度极限值，此时仍为弹性阶段。,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,40,首先确定开裂截面换算截面的受压区高度x0，其数值由换算截面各分块面积对截面中性轴的面积矩之和为零的条件求得 求得开裂截面受压区高度x0后，即可求得Icr,5.持久状况正常使用极限状态 5.2挠度验算,二 盖板验算,
