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。縱向兩端做成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(biāo)準(zhǔn)長度12米。凈跨度按8m進(jìn)行計(jì)算，如圖a所示： 單位： m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，每兩根工字

2、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(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)簡化梁兩端都有轉(zhuǎn)動(dòng)及伸縮的可能，故計(jì)算簡圖可采用簡支梁（如圖b）。 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(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

3、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）： 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）。 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 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）2）、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。； 1）平面內(nèi)強(qiáng)度計(jì)算；max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

4、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：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)力計(jì)算使用剪應(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)中心軸的靜矩每根工字鋼分擔(dān)的最大剪力為查表得 25a型工字鋼， ， 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max -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：一般簡支梁結(jié)構(gòu)允許撓度對(duì)撓度要求高的結(jié)構(gòu)，對(duì)撓度要求小的結(jié)構(gòu)，fmax最大撓度值(mm)f-允許撓度值(mm)p-后軸荷載(N)L-計(jì)算跨度(m)