隧道仰拱施工之仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、隧道仰拱施工之仰拱棧橋結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算參數(shù). 3 3.1、極限荷載. 3 3.2、自重. 3 4 抗彎計(jì)算. 4 5 抗剪計(jì)算. 4 6 最不利截面彎剪應(yīng)力計(jì)算. 5 7 整體穩(wěn)定. 6 8 疲勞計(jì)算. 6 9 焊縫計(jì)算. 7 10 總結(jié). 7 仰拱棧橋計(jì)算書 1仰拱棧橋簡介 仰拱施工的同時(shí)，采用仰拱便橋保證隧道開挖、初支施工的正常進(jìn)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(jì)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(jì) 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(jì)算參數(shù) 3.1、極限荷載 最大荷載為8m3混凝土運(yùn)輸車裝載6m3混凝土?xí)r通過棧橋，8m3混凝土運(yùn)輸車自重14t，混凝土按2400kg/m3計(jì)算，總質(zhì)量28.4t。綜合考慮慢速通過（5km/h）的動(dòng)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(cuò)誤!未找到引用源。 ，考慮混凝土攪拌運(yùn)輸車80%以上荷載集中在后輪，計(jì)算時(shí)按照最不利情況，以極限荷載下

3、的點(diǎn)荷載作用考慮。 3.2、自重 仰拱棧橋自重計(jì)算部分以凈跨度計(jì)算，I25a工字鋼單位重量38.1kg/m，單支仰拱棧橋自重荷載錯(cuò)誤!未找到引用源。 4抗彎計(jì)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(shí)產(chǎn)生最大彎矩，棧橋最大彎矩由點(diǎn)荷載彎矩和自重荷載彎矩兩部分組成：點(diǎn)荷載最大彎矩錯(cuò)誤!未找到引用源。 自重荷載最大彎矩錯(cuò)誤!未找到引用源。 抗彎計(jì)算按照鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 仰拱棧橋單支棧橋抗彎強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 f = 205N /mm2 ，安全系數(shù)為 k = f = 205 =1.83 f1 112經(jīng)驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 5抗剪計(jì)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(jì)算采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017-2003）中4.1.2公式 t = VS fv (4.1.2) Itw式中 V計(jì)算截面沿腹板平面作用的剪力； S計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 仰拱棧橋單支棧橋抗剪強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值為 fv =12

6、0N /mm2，安全系數(shù)為 k = fv = 120 =12.4 t9.7經(jīng)驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。 6最不利截面彎剪應(yīng)力計(jì)算 由極限荷載在棧橋中間位置引起的彎矩和剪力同時(shí)作用，造成中間截面工字鋼同時(shí)承受彎矩和剪力的同時(shí)作用，需對該部位彎剪應(yīng)力進(jìn)行校核。 校核采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)算高度邊緣同一點(diǎn)上同時(shí)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(jì)算，應(yīng)按下式計(jì)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(fù)值； In梁凈截面慣性矩； y1所計(jì)算點(diǎn)至梁中和軸的距離； 1計(jì)算折算應(yīng)力的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)；當(dāng)與c異號時(shí)，取1=1.2；當(dāng)與c同號或c=0時(shí)，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(jì)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(jì)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(jì)算整體穩(wěn)定性。 棧橋?yàn)镮25a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(jì)算整體穩(wěn)定性。 8疲勞計(jì)算 全部使用混凝土攪拌運(yùn)輸車6m3運(yùn)輸，共計(jì)1667車，通過仰拱棧橋共計(jì)3334 次，包括出渣運(yùn)輸、鋼筋運(yùn)輸僅其他材料運(yùn)輸

9、計(jì)劃約1000車次，仰拱棧橋共計(jì)重復(fù)荷載約5334次。 根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017-2003）中6.1.1規(guī)定： 直接承受動(dòng)力荷載重復(fù)作用的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接，當(dāng)應(yīng)力變化的循環(huán)次數(shù)n等于或大于5X104次時(shí)，應(yīng)進(jìn)行疲勞計(jì)算。由于仰拱棧橋受動(dòng)力荷載重復(fù)作用次數(shù)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)規(guī)定的疲勞計(jì)算要求次數(shù)，仰拱棧橋可不進(jìn)行疲勞驗(yàn)算。 9焊縫計(jì)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(cuò)縫布置，保證單支棧橋單位截面僅有1個(gè)工字鋼對接焊縫。 根據(jù)焊縫計(jì)算強(qiáng)度，采用E43型焊條的手工焊接三級焊縫時(shí)，抗拉強(qiáng)度 ftw =175N /mm2，如前最不利截面彎剪計(jì)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。