隧道仰拱棧橋設(shè)計計算實例（完整版）

1、按照我公司以往施工經(jīng)驗和現(xiàn)場施工實際情況，并按照盡早開挖盡快封閉成環(huán)的原則，一般仰拱施工段落為 6米。根據(jù)現(xiàn)場工字鋼的供應(yīng)情況，并保證棧橋結(jié)構(gòu)的強度剛度滿足整個隧道施工循環(huán)內(nèi)相關(guān)車輛通行的要求。擬選擇采用 2根 25a#工字鋼上下翼緣焊接為一組，棧橋每邊采用三組并排，頂部用 22螺紋鋼筋連成整體，縱向間距1015cm，以提高棧橋結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)、外強度和剛度?？v向兩端做成1m長坡道方便車輛通行，兩幅棧橋橫向間距根據(jù)車輪輪距布置，保證車輪壓在棧橋中部。鋼材長度為工字鋼標準長度12米。凈跨度按8m進行計算，如圖 a所示：12m2m8m2m圖a25a工字鋼大里小里程端 AB程端單位： m工字鋼間上下翼緣

2、板采用三、仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計算棧橋結(jié)構(gòu)為兩部各 6根25a工字鋼并排布置作為縱梁，每兩根工字鋼上下翼緣板通長焊接，橫向頂部用22螺紋鋼筋連接，保證在車 輪荷載作用下縱梁能夠共同受力，并且能夠提高棧橋橋面的橫向剛度。設(shè)計荷載按出渣車 40t重車，前后輪輪距為 4.5m，前軸分配總荷載的 1/3，后軸為 2/3，左右側(cè)輪各承擔(dān) 1/2軸重，工字鋼為整體共同承擔(dān)重車荷載，工字鋼自重、按 1.15系數(shù)設(shè)計，動載及安全系數(shù)設(shè)計為 1.1。1、力學(xué)簡化梁兩端都有轉(zhuǎn)動及伸縮的可能，故計算簡圖可采用簡支梁（如圖 b）。P/3P/6圖 bL=800cmA單位： cm由于截面上的彎矩隨荷載的位置變化而變化的，因此在進

3、行結(jié)構(gòu)強度計算時，應(yīng)使在危險截面上即最大彎矩截面上的最大正應(yīng)力不超過材料的彎曲許用應(yīng)力故需確定荷載的最不利位置，經(jīng)荷載不同位置處的彎矩比較在檢算最大正應(yīng)力時，應(yīng)取 P/3荷載在跨中位置（如圖 c）：P/3P/6圖cL/2450BA單位： cm計算最大剪應(yīng)力時，取荷載靠近支座位置（如圖 d）。 450P/3P/6圖dLAB單位： cm2、檢算過程（1）棧橋結(jié)構(gòu)檢算1）、用靜力平衡求出支座 A、B反力及最大彎矩和剪力35p 40 10 10 1.15 1.1 5.06 10 N1p650.84 10 NRAcRAdp 4 L311L 4.5L5pp60.406 p 2.05 10 N3L52M m

4、ax RAcQmax RAd0.84 10 4 3.36 10 KN m222.05 10 KN彎矩圖AB(+)M=336KN.m(+)Q=205KN剪力圖BA( - )P -車輛荷載（ N）RAc圖 c中 A支點反力（ N）RAd圖 d中 A支點反力（ N）Mmax最大彎矩值（ KN.m）Qmax最大剪力值（ KN） 2）、根據(jù)初選結(jié)構(gòu)進行力學(xué)計算：按每側(cè)共 6根工字鋼進行檢算查路橋施工計算手冊熱軋普通工字鋼截面特性表，得 25a型工字鋼。W 401.4cm3x；W 48.4cm3y1）平面內(nèi)強度計算；M maxWx3.36 10 56 401.4139.5MPa210MPamaxwmax工

5、字鋼最大彎曲應(yīng)力（ MPa）-鋼材容許彎曲應(yīng)力（ MPa）Wx-x軸截面抵抗矩 (cm3)Wy- y軸截面抵抗矩 (cm3)由以上計算可知，單側(cè)按照 6根工字鋼選用，平面內(nèi)強度可以滿足工作要求，且未考慮工字鋼、橫向連接螺紋鋼筋共同作用的富余系數(shù)，平面內(nèi)是偏于安全的。2）平面外強度計算考慮到車輛行駛在棧橋上時，方向不一定與橋縱向平行，存在橫向彎矩，按平面最大彎矩的 15%考慮，計算如下：5M maxWy3.36 10 0.156 48.4174MPa210MPamaxw由以上計算也可知，按照單邊 6根工字鋼選用，平面外強度可以滿足設(shè)計要求。3）、剪應(yīng)力計算 使用剪應(yīng)力強度條件公式校核最大剪應(yīng)力需

6、先計算25a型工字鋼截面中性軸一側(cè)的面積對中心軸的靜矩每根工字鋼分擔(dān)的最大剪力為2.05 10 2Sx maxQ34.2KN6查表得 25a型工字鋼5017cm， S 230.7cm3x4x， d 8mm: S 24cmxx故得到棧橋縱梁最大剪應(yīng)力，并據(jù)此校核剪應(yīng)力強度Q Sx max34.2 230.75017 819.7MPa120MPamaxdxmax -最大剪應(yīng)力 -鋼材容許剪應(yīng)力 (MPa)Q -剪力(KN)Sxmax-最大半截面面積矩 (cm3)Ix -軸截面慣性矩 (cm4)d -腹板厚度 (mm)剪應(yīng)力滿足要求，此結(jié)構(gòu)安全。4）、剛度計算：一般簡支梁結(jié)構(gòu)允許撓度對撓度要求高的結(jié)構(gòu)，L8 f 20mm，400400對撓度要求小的結(jié)構(gòu)， L8 f 32mm，250250353Pl0.333 5.06 10 8fmax28.mm32mm548E