東溝隧道米仰拱棧橋設(shè)計方案

1、鄭州至西峽高速公路堯山至欒川段Y LTJ-1標SRBG東溝隧道仰拱棧橋設(shè)計方案與計算書編制:審核:審批:四川公路橋梁建設(shè)有限公司鄭西高速堯欒段 YLTJ-1 項目經(jīng)理部0 一七年五月東溝隧道仰拱棧橋設(shè)計方案與驗算書工程概況1東溝隧道在位于柳樹溝村東溝組附近，為左右分離式隧道。左洞起訖樁號:工程名稱里程長度(m)圍巖級別(m)川級W級V級明洞東溝左洞ZK4+306- K5+9371631387/23%538/33%671/41%35隧道右洞K4+319- K5+9551636230/14%700/42%669/41%37ZK4+304 K5+937;右洞起訖樁號：K4+314 K5+955詳細情

2、況見下表2、東溝隧道地屬伏牛山系，海拔高程320-450m, 山勢陡峭，河溝縱橫，進口交通條 件較差，出口交通條件較好,小里程至大里程為2.2%上坡。3、東溝隧道設(shè)計為雙向四車道隧道，采用的主要技術(shù)標準如下：(1)道路等級：山嶺區(qū)高速公路;2)設(shè)計行車速度： 100Km/h；(3) 地震：隧址區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度為 0.05g，地震基本烈度切度。(4) 隧道建筑限界：隧道凈寬：0.75+0.75+2 X 3.75+1+1=11m隧道凈高：5m4、該段隧道地質(zhì)條件較復(fù)雜，受斷層破碎帶影響，隧道中可能出現(xiàn)涌水、突泥、 塌方、滑坡等危險。隧道圍巖等級主要為級，初期支護為網(wǎng)噴混凝土、錨桿、 型鋼鋼架組

3、成，W、V級圍巖地段型鋼鋼架、墻、仰拱全環(huán)安設(shè)，每0.61m榀。二次襯砌采用C30防水混凝土，防水等級為P&二、仰拱棧橋設(shè)計方案東溝隧道洞口、淺埋段及V級圍巖段采用環(huán)形開挖預(yù)留核心土法施工，W級圍巖采 用上下臺階法施工，川級圍巖采用全斷面開挖施工。出渣采用無軌運輸，仰拱超前襯砌， 二襯施工采用一次全幅灌注方式，一次灌注長度12 m,距開挖掌子面40100 m為解決仰拱施工與開挖運輸作業(yè)面的干擾，采用仰拱棧橋來保證仰拱施工時運輸?shù)缆返耐?暢。1 、 仰拱棧橋設(shè)計( 1 )行走車輛的情況在襯砌前，通過仰拱棧橋的主要施工機械、車輛為 ZL50 裝載機、紅巖金剛自卸汽 車、砼運輸車，小松PC2

4、40挖掘機等，其自重、寬度等基本參數(shù)見表 1。表1主要施工機械車輛狀況設(shè)備名稱空載重量(t)重載重量(t)行走寬度(mm輪胎寬度(cm輪距凈寬(mr)ZL50裝載機16.3621.36278059.692160紅巖自卸車12.540250028.321860砼運輸車13.3525249828.321860PC240挖掘機23.1252980(2)荷載的確定根據(jù)表1,以紅巖金剛自卸汽車重載時作為仰拱棧橋的驗算荷載，其前橋重量12t ,后橋重量為28 t o(3) 寬度及每片梁的工字鋼數(shù)量仰拱棧橋的單片寬度1.25m,中心距離2.15 m,為達到仰拱棧橋的寬度，考慮每片 梁采用5組140a工字鋼組

5、成，工字鋼的間距為13.5cm,總寬為1.25m。(4) 仰拱棧橋長度根據(jù)每次二初澆筑長度，確定仰拱棧橋的長度為18m,計劃每次撿底12m每段的搭接長度2m(5) 最不利荷載布置當(dāng)紅巖金剛自卸汽車的第一個后輪位于過軌梁中間時，為彎距最不利荷載，前輪與后輪的間距為3500mm兩個后輪的間距為1300mm前輪重6T,兩后輪分別重7t的荷載作用在單片梁上，梁的長度為9m其受力簡圖為：當(dāng)紅巖金剛自卸汽車的第二個后輪位于過軌梁梁端時，為剪力最不利荷載，前輪與后輪的間距為3500mm兩個后輪的間距為1300mm前輪重6T,兩后輪分別重7t的荷載作用在單片梁上，梁的長度為 9m其受力簡圖為：P2=68 6K

6、N P2=68.6KNP1=58.8KN140003500.1300 一2、受力驗算(1)單片梁的最大彎矩單片梁由5根140a工字鋼拼成，由5根工字鋼共同承受汽車荷載，則:P1=6000x9.8=58.8KNP2=7000x9.8=68.6KN查公路橋涵計算手冊140a工字鋼，其每延米重量為67.6kg/m,即q=0.662KN/m， 由工字鋼自重產(chǎn)生的彎距示意圖為:q=0.662KN/m16.22KN.m由汽車荷載產(chǎn)生的彎矩包絡(luò)圖為:可以看出由由工字鋼自重產(chǎn)生的最大彎矩為:M重=ql 2/8=0.662 X 142/8=16.22KN.m汽車荷載產(chǎn)生的跨中最大彎矩為：M 汽=538.51KN

7、.m單片梁跨中最大彎矩為 :Mmax= Ml + M 汽=16.22+538.51=554.73 KN.m2)單片梁的最大剪力由工字鋼自重產(chǎn)生的剪力為：Q重=ql/2=0.662 X 14/2=4.634KN由汽車荷載產(chǎn)生的梁端最大剪力為：Q 汽=P1(14-3.5-1.3)/14+P2(14-1.3)/14+P2=58.8X9.2/14+68.6 X 12.7/14+68.6=169.47KN單根工字鋼承受的最大剪力為 :Q= Q重 + Q 汽/5=4.634+169.47/5=38.528 KN2)工字鋼的強度驗算根據(jù)最大彎矩得出工字鋼最大應(yīng)力，即：c=MmaXWx Wx為工鋼截面抵抗矩，

8、查公路橋涵計算手冊知單根 I40a 工字鋼的載面抵抗矩為：Wx=1085.7cm3?，5 根工字鋼的最大應(yīng)力為：(T =Mma/Wx=(554.73x10)/(5x1085.7x10 3)=102MPa<215 MPa工字鋼的材料為Q235其抗拉強度為215MPa可知工字鋼的最大應(yīng)力小于其抗拉強 度，安全系數(shù)為2.1，符合要求。(3) 工字鋼的剪應(yīng)力驗算查公路橋涵計算手冊可知I40a工字鋼43lx=21714cmSx=631.2cmIx/ Sx=34.4cmd=10.5mm故根據(jù)棧橋縱梁最大剪應(yīng)力，并據(jù)此校核剪應(yīng)力強度maxSx max38. 528631.22171410. 510.

9、7MPa125MPa滿足要求(4) 棧橋撓度驗算將兩后輪合并成簡化成一個集中荷載，則后輪產(chǎn)生的最大撓度為:maxPl348EI68.6210514348 2.110521714 534mn<f L 14100056mm250250前輪引起的最大撓度為:f maxPl348EI5358. 81051435482. 11021714515mn<f L25014 100025056mm撓度滿足要求。(5) 工字鋼的確定由計算可知，使用5片140a工字鋼，滿足施工要求三、仰拱棧橋加工每幅仰拱棧橋由兩片梁板組成，每片梁板由 5根140a工字鋼焊接而成，梁長18 m 工字鋼間距13.5 cm，每兩根140a工字鋼中間每隔100cm用 120a工字鋼焊接聯(lián)接成一 個整體。I40a工字鋼頂面滿焊間距為10cm的C22鋼筋。具體設(shè)計圖見圖1、圖2。110aI20a100cm/ / 25(® 10cm/1，L/