钢筋混凝土箱涵结构设计

刘辉孔群燕

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
中图分类号： TU37       文献标识码：A           文章编号：
Abstract: the reinforced concrete box culverts is culvert structures a common structure form, more for soft soil foundation, its integrity is strong. This paper based on an engineering example, reinforced concrete box of han structure design of a simple, clean calculations, to provide design basis for designers.
Keywords: reinforced concrete box culverts; Vehicle load; Section design; Basal stress

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。

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/T D65-04-2007）
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：

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》（JTG D60-2004）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

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；

截面设计
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》（JTG D62-2004）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》（JTG D62-2004）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》（JTG D62-2004）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》（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

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTG D62-2004）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》（JTG D62-2004）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》（JTG D62-2004）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》（JTG D62-2004）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》（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

故可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按照（JTG D62-2004）第9.3.13条构造要求配置箍筋。
   按照《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）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。
基底应力验算
荷载计算
恒载（取单位涵长计算）
   填土重力

箱重力

基础重力
水重力

车辆荷载
     竖直力
         水平力

         弯矩

基底应力
由《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）第4.2.2条


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》（JTG D63-2007）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。
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]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范,中华人民共和国交通部发布，2004
[2]JTG D62-2004,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]JTG D63-2007,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/T D65-04-2007, 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