隧道仰拱施工之仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計算書

1、隧道仰拱施工之仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計算書目 錄 1 仰拱棧橋簡介. 3 2 編制依據(jù). 3 3 結(jié)構(gòu)計算參數(shù). 3 3.1、極限荷載. 3 3.2、自重. 3 4 抗彎計算. 4 5 抗剪計算. 4 6 最不利截面彎剪應(yīng)力計算. 5 7 整體穩(wěn)定. 6 8 疲勞計算. 6 9 焊縫計算. 7 10 總結(jié). 7 仰拱棧橋計算書 1仰拱棧橋簡介 仰拱施工的同時，采用仰拱便橋保證隧道開挖、初支施工的正常進行。仰拱棧橋凈跨度11.35m，為兩端簡支結(jié)構(gòu)，主要為滿足隧道內(nèi)施工車輛通行，仰拱棧橋分左右兩支設(shè)置，單支由12根I25a工字鋼并排，翼緣滿焊接成箱型結(jié)構(gòu)，寬度1.2m，表面焊接8圓鋼防滑，兩支棧橋之間寬度

2、1.0m，棧橋總寬度3.4m。 2編制依據(jù) 2.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003 2.2鶴崗至大連高速公路小溝嶺（黑吉界）至撫松段兩階段施工圖設(shè)計 2.3現(xiàn)場調(diào)查的工地自然條件、區(qū)域資源條件等 3結(jié)構(gòu)計算參數(shù) 3.1、極限荷載 最大荷載為8m3混凝土運輸車裝載6m3混凝土?xí)r通過棧橋，8m3混凝土運輸車自重14t，混凝土按2400kg/m3計算，總質(zhì)量28.4t。綜合考慮慢速通過（5km/h）的動荷載、人行荷載、其他荷載等偶然因素影響，按最大總荷載的120%考慮極限荷載，單支極限荷載 錯誤!未找到引用源。 ，考慮混凝土攪拌運輸車80%以上荷載集中在后輪，計算時按照最不利情況，以極限荷載下

3、的點荷載作用考慮。 3.2、自重 仰拱棧橋自重計算部分以凈跨度計算，I25a工字鋼單位重量38.1kg/m，單支仰拱棧橋自重荷載錯誤!未找到引用源。 4抗彎計算 根據(jù)簡支梁受彎結(jié)構(gòu)特性，最大荷載在簡支梁中心時產(chǎn)生最大彎矩，棧橋最大彎矩由點荷載彎矩和自重荷載彎矩兩部分組成：點荷載最大彎矩錯誤!未找到引用源。 自重荷載最大彎矩錯誤!未找到引用源。 抗彎計算按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）中4.1.1公式 M x + M y f (4.1.1) xWnx yWny式中 Mx、My同一截面處繞x軸和y軸的彎矩(對工字形截面：x軸為強軸，y軸為弱軸)； Wnx、Wny對x軸和y軸的凈截面

4、模量； gx 、gy 截面塑性發(fā)展系數(shù)；對工字形截面，gx =1.05，gy =1.20；對箱形截面，gx =gy =1.05； f鋼材的抗彎強度設(shè)計值。 仰拱棧橋單支棧橋抗彎強度計算： f = M1 + M 2 =（4.97105 + 7.36104）103 =112N / mm2 10 xg Wnx1.05（4.02 5 12）I25a工字鋼采用Q235鋼材，抗彎強度設(shè)計值為 f = 205N /mm2 ，安全系數(shù)為 k = f = 205 =1.83 f1 112經(jīng)驗算抗彎強度滿足設(shè)計要求。 5抗剪計算 根據(jù)簡支梁承重特性，簡支梁剪力最大值為簡支梁兩端，最大剪力由自重剪力與荷載剪力。 極

5、限荷載剪力VA = F =1.75105 N 自重剪力VB = ql = 4.57103 N /m11.35m = 2.6104 N 2抗剪計算采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）中4.1.2公式 t = VS fv (4.1.2) Itw式中 V計算截面沿腹板平面作用的剪力； S計算剪應(yīng)力處以上毛截面對中和軸的面積矩； I毛截面慣性矩； tw腹板厚度； fv鋼材的抗剪強度設(shè)計值。 仰拱棧橋單支棧橋抗剪強度計算： t = VS = (1.75105 + 2.6104 )2 = 9.7N /mmItw21.610(812)I25a工字鋼采用Q235鋼材，抗剪強度設(shè)計值為 fv =12

6、0N /mm2，安全系數(shù)為 k = fv = 120 =12.4 t9.7經(jīng)驗算抗剪強度滿足設(shè)計要求。 6最不利截面彎剪應(yīng)力計算 由極限荷載在棧橋中間位置引起的彎矩和剪力同時作用，造成中間截面工字鋼同時承受彎矩和剪力的同時作用，需對該部位彎剪應(yīng)力進行校核。 校核采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）中4.1.4公式 s 2 +s 2c +ss c + 3t 2 b1 f (4.1.4-1) 式中 、c腹板計算高度邊緣同一點上同時產(chǎn)生的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和局部壓應(yīng)力，和c 應(yīng)按公式(4.1.2)和公式(4.1.3-1)計算，應(yīng)按下式計算： s = M y1 (4.1.4-2) In和c以拉

7、應(yīng)力為正值，壓應(yīng)力為負值； In梁凈截面慣性矩； y1所計算點至梁中和軸的距離； 1計算折算應(yīng)力的強度設(shè)計值增大系數(shù)；當與c異號時，取1=1.2；當與c同號或c=0時，取1=1.1。 仰拱棧橋單支棧橋中間截面下翼緣表面彎剪校核計算： 無局部壓應(yīng)力s c = 0 由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力= MI n y1 =（4.9710125+57.02.3610107 4）103 125 =118N / mm2 中間截面剪應(yīng)力僅由極限荷載產(chǎn)生，自重荷載不產(chǎn)生剪應(yīng)力= VS1.751052 = 8.4N /mmItw216812s 2 +s 2c +ss c + 3t 2 = s 2 + 3t 2 = 1182 +

8、 3(8.4)2 =119N / mm2 b1 f =1.1205 = 225.5 安全系數(shù)k =1.89 7整體穩(wěn)定 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）中4.2.4規(guī)定： 不符合4.2.1條1款情況的箱形截面簡支梁，其截面尺寸應(yīng)滿足h/b06， l1/b095(235/fy)。 符合上述規(guī)定的箱形截面簡支梁，可不計算整體穩(wěn)定性。 棧橋為I25a工字鋼焊接形成的箱型截面簡支梁，其 hb0 = 250 11612 = 0.18 6 可不計算整體穩(wěn)定性。 8疲勞計算 全部使用混凝土攪拌運輸車6m3運輸，共計1667車，通過仰拱棧橋共計3334 次，包括出渣運輸、鋼筋運輸僅其他材料運輸

9、計劃約1000車次，仰拱棧橋共計重復(fù)荷載約5334次。 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50017-2003）中6.1.1規(guī)定： 直接承受動力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n等于或大于5X104次時，應(yīng)進行疲勞計算。由于仰拱棧橋受動力荷載重復(fù)作用次數(shù)遠小于設(shè)計規(guī)定的疲勞計算要求次數(shù)，仰拱棧橋可不進行疲勞驗算。 9焊縫計算 I25a工字鋼單根長度為6m，仰拱棧橋加工過程中需采用將工字鋼對接焊接，焊縫質(zhì)量不低于三級焊縫，且所有對接焊縫均應(yīng)錯縫布置，保證單支棧橋單位截面僅有1個工字鋼對接焊縫。 根據(jù)焊縫計算強度，采用E43型焊條的手工焊接三級焊縫時，抗拉強度 ftw =175N /mm2，如前最不利截面彎剪計算 s 2 +s 2c +ss c + 3t 2 = s 2 + 3t 2 = 1182 + 3(8.4)2 =119N / mm2 b1 f =1.1175 =192.5 安全系數(shù)k =1.62 安全系數(shù)大于1.5，可保證棧橋的安全。