隧道仰拱栈桥设计计算实例

1、按照我公司以往施工经验和现场施工实际情况，并按照尽早开挖尽快封闭成环的原则，一般仰拱施工段落为6米。根据现场工字钢的供应情况，并保证栈桥结构的强度刚度满足整个隧道施工循环内相关车辆通行的要求。拟选择采用2根 25a#工字钢上下翼缘焊接为一组，栈桥每边采用三组并排，顶部用22螺纹钢筋连成整体，纵向间距1015cm，以提高栈桥结构的平面内、外强度和刚度。纵向两端做成1m长坡道方便车辆通行，两幅栈桥横向间距根据车轮轮距布置，保证车轮压在栈桥中部。 钢材长度为工字钢标准长度12米。净跨度按 8m进行计算，如图 a所示：12m2m8m2m图a小里25a 工字钢大里程端AB 程端单位：m工字钢间上下翼缘板

2、采用通长焊接，提高整体性.三、仰拱栈桥结构计算栈桥结构为两部各 6根 25a工字钢并排布置作为纵梁， 每两根工字钢上下翼缘板通长焊接， 横向顶部用 22螺纹钢筋连接， 保证在车1轮荷载作用下纵梁能够共同受力，并且能够提高栈桥桥面的横向刚度。设计荷载按出渣车 40t 重车，前后轮轮距为 4.5m，前轴分配总荷载的 1/3，后轴为 2/3，左右侧轮各承担 1/2 轴重，工字钢为整体共同承担重车荷载，工字钢自重、按 1.15 系数设计，动载及安全系数设计为 1.1。1、力学简化梁两端都有转动及伸缩的可能， 故计算简图可采用简支梁 （如图 b）。P/3P/6图 bL=800cmA单位： cm由于截面上

3、的弯矩随荷载的位置变化而变化的，因此在进行结构强度计算时，应使在危险截面上即最大弯矩截面上的最大正应力不超过材料的弯曲许用应力故需确定荷载的最不利位置，经荷载不同位置处的弯矩比较在检算最大正应力时，应取 P/3 荷载在跨中位置（如图 c）：P/3P/6图c450L/2AB单位： cm计算最大剪应力时，取荷载靠近支座位置（如图d）。2450P/3P/6图dLA单位： cm2、检算过程（1）栈桥结构检算1）、用静力平衡求出支座A 、B 反力及最大弯矩和剪力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弯矩图A(+)M=336KN.m(+)Q=205KN剪力图A( - )P -车辆荷载（ N）RAc图 c 中 A 支点反力（ N）RAd图 d 中 A 支点反力（ N）Mmax最大弯矩值（ KN.m）Qmax 最大剪力值（ KN）BBB32）、根据初选结构进行力学计算：按每侧共 6 根工字钢进行检算查路桥施工计算手册热轧普通工字钢截面特性表，得25a型工字钢。Wx401.4cm3 ；Wy48.4cm31）平面内强度计算；M max3.36 105w210MPamax139.5MPaW

5、x6 401.4max工字钢最大弯曲应力（ MPa） - 钢材容许弯曲应力（ MPa）Wx-x 轴截面抵抗矩 (cm3)Wy- y 轴截面抵抗矩 (cm3)由以上计算可知， 单侧按照 6 根工字钢选用， 平面内强度可以满足工作要求， 且未考虑工字钢、 横向连接螺纹钢筋共同作用的富余系数，平面内是偏于安全的。2）平面外强度计算考虑到车辆行驶在栈桥上时，方向不一定与桥纵向平行， 存在横向弯矩，按平面最大弯矩的15%考虑，计算如下：M max3.361050.15w 210MPamax6174MPaWy48.4由以上计算也可知， 按照单边 6 根工字钢选用， 平面外强度可以满足设计要求。3）、剪应力

6、计算4使用剪应力强度条件公式校核最大剪应力需先计算25a 型工字钢截面中性轴一侧的面积对中心轴的静矩Sx m ax每根工字钢分担的最大剪力为2.05102Q634.2KN查表得 25a 型工字钢x5017 cm4 ， Sx230.7cm3x: Sx 24cm ， d8mm故得到栈桥纵梁最大剪应力，并据此校核剪应力强度QSx max34.2 230.7maxd19.7MPa120MPax5017 8max -最大剪应力 -钢材容许剪应力 (MPa)Q-剪力 (KN)Sxmax-最大半截面面积矩 (cm3)Ix-轴截面惯性矩 (cm4)d-腹板厚度 (mm)剪应力满足要求，此结构安全。4）、刚度计算：一般简支梁结构允许挠度对挠度要求高的结构，L8， f 20mm400400对挠度要求小的结构，5L832mm ， f 250250Pl 30.3335.0610 583fmax482.1105501728.mm48EI6f min 20mmfmax28mmf max 32mmfmax 最大挠度值 (mm)f- 允许挠度