隧道仰拱棧橋設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例

1、按照我公司以往施工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)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(chǎng)工字鋼的供應(yīng)情況，并保證棧橋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度剛度滿足整個(gè)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(qiáng)度和剛度?？v向兩端做成1m長(zhǎng)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(zhǎng)度為工字鋼標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度12米。凈跨度按 8m進(jìn)行計(jì)算，如圖 a所示：12m2m8m2m圖a小里25a 工字鋼大里程端AB 程端單位：m工字鋼間上下翼緣板

2、采用通長(zhǎng)焊接，提高整體性.三、仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計(jì)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?jī)筛ぷ咒撋舷乱砭壈逋ㄩL(zhǎng)焊接， 橫向頂部用 22螺紋鋼筋連接， 保證在車1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(jì)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(jì)，動(dòng)載及安全系數(shù)設(shè)計(jì)為 1.1。1、力學(xué)簡(jiǎn)化梁兩端都有轉(zhuǎn)動(dòng)及伸縮的可能， 故計(jì)算簡(jiǎn)圖可采用簡(jiǎn)支梁 （如圖 b）。P/3P/6圖 bL=800cmA單位： cm由于截面上

3、的彎矩隨荷載的位置變化而變化的，因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)使在危險(xiǎn)截面上即最大彎矩截面上的最大正應(yīng)力不超過(guò)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(shí)，應(yīng)取 P/3 荷載在跨中位置（如圖 c）：P/3P/6圖c450L/2AB單位： cm計(jì)算最大剪應(yīng)力時(shí)，取荷載靠近支座位置（如圖d）。2450P/3P/6圖dLA單位： cm2、檢算過(guò)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p40103101.151.15.06105 NRAc1p4 Lp0.84105 N36RAd1 p1 pL 4.50.406 p 2.05 1

4、05 N36LM maxRAcL0.841054 3.36 102 KN m2102 KNQmaxRAd2.05彎矩圖A(+)M=336KN.m(+)Q=205KN剪力圖A( - )P -車輛荷載（ N）RAc圖 c 中 A 支點(diǎn)反力（ N）RAd圖 d 中 A 支點(diǎn)反力（ N）Mmax最大彎矩值（ KN.m）Qmax 最大剪力值（ KN）BBB32）、根據(jù)初選結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算：按每側(cè)共 6 根工字鋼進(jìn)行檢算查路橋施工計(jì)算手冊(cè)熱軋普通工字鋼截面特性表，得25a型工字鋼。Wx401.4cm3 ；Wy48.4cm31）平面內(nèi)強(qiáng)度計(jì)算；M max3.36 105w210MPamax139.5MPaW

5、x6 401.4max工字鋼最大彎曲應(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(jì)算可知， 單側(cè)按照 6 根工字鋼選用， 平面內(nèi)強(qiáng)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(qiáng)度計(jì)算考慮到車輛行駛在棧橋上時(shí)，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(jì)算如下：M max3.361050.15w 210MPamax6174MPaWy48.4由以上計(jì)算也可知， 按照單邊 6 根工字鋼選用， 平面外強(qiáng)度可以滿足設(shè)計(jì)要求。3）、剪應(yīng)力

6、計(jì)算4使用剪應(yīng)力強(qiáng)度條件公式校核最大剪應(yīng)力需先計(jì)算25a 型工字鋼截面中性軸一側(cè)的面積對(duì)中心軸的靜矩Sx m ax每根工字鋼分擔(dān)的最大剪力為2.05102Q634.2KN查表得 25a 型工字鋼x5017 cm4 ， Sx230.7cm3x: Sx 24cm ， d8mm故得到棧橋縱梁最大剪應(yīng)力，并據(jù)此校核剪應(yīng)力強(qiáng)度QSx max34.2 230.7maxd19.7MPa120MPax5017 8max -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(jì)算：一般簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)允許撓度對(duì)撓度要求高的結(jié)構(gòu)，L8， f 20mm400400對(duì)撓度要求小的結(jié)構(gòu)，5L832mm ， f 250250Pl 30.3335.0610 583fmax482.1105501728.mm48EI6f min 20mmfmax28mmf max 32mmfmax 最大撓度值 (mm)f- 允許撓度