仰拱栈桥计算.docxVIP

仰拱栈桥验算书 1.参考依据 《路桥施工计算手册》 《钢结构设计规范》GB50017-2017； 《建筑工程荷载规范》GB50009-2012； 《建筑结构静力计算手册》（第二版） 2适用范围及施工方案 1.1适用范围 适用于隧道工程仰拱及仰拱填充施工栈桥。 1.2施工方案 隧道正线施工采用无轨运输，仰拱超前衬砌，二次衬砌施工采用一次性全幅灌注方式，一次灌注长度为12m，距开挖掌子面40~100m。为解决仰拱施工与开挖运输作业面的干扰，采用仰拱栈桥来保证仰拱施工时运输道路的畅通，各工序平行顺畅进行。为满足施工进度，减少仰拱环向施工缝数量、相应施工缝处理麻烦及防水工程数量，且满足仰拱环向施工缝与拱墙衬砌环向施工缝在一个断面上(拱墙衬砌采用12m台车整体灌注)的要求，制作16m仰拱栈桥。 2.仰拱栈桥设计 2.1行走车辆的情况 在衬砌前，通过仰拱栈桥的主要施工机械、车辆为小松装载机、自卸汽车、砼运输车、挖掘机等，其自重、宽度等基本参数见表2-1。 表2-1 主要施工机械车辆状况 设备名称 空载重量 (t) 重载重量 (t) 行走宽度 (mm) 轮胎宽度 (cm) 轮距净宽 (mm) 小松装载机 16.36 21.36 2780 59.69 2160 自卸汽车 12.5 40 2500 28.32 1860 砼运输车 26 46 2498 28.32 1860 PC220挖掘机 23.1 25 2980 2.2设计参数 说明：介绍设计的仰拱栈桥基本情况，包括组成、长度、间距等，具体数值根据计算结果确定；荷载系数参考《建筑工程荷载规范》GB50009-2012第3.2.4确定，自重取1.2，动载取1.1，可变荷载取1.4。 范例： 栈桥结构纵梁采用4根I50a型工字钢布置，横向顶部宽1.2m，两根工字钢间距0.4m，两根工字钢间采用I40a型工字钢进行横向连接，间距1.5m，横向顶部采用φ22螺纹钢筋连接，间距10cm，保证在车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。 设计荷载按砼罐车46t重计算，前后轮轮距为3.5m，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荷载，荷载系数自重取1.2，动载取1.1，可变荷载取1.4。 2.3最不利荷载 当砼运输车的第一个后轮位于栈桥跨中时为最不利荷载，前轮与后轮的间距为3500mm,两个后轮的间距为1300mm，前轮P1重7.6t，后轮P2重15.4t的荷载作用在单片梁上,梁的长度为12.0m。其受力简图如下: 图2-1 荷载作用简图 2.4受力验算 2.4.1单片梁的跨中最大弯矩 说明：弯矩计算参考《建筑结构静力计算手册》（第二版）第二章，强度计算公式参考《钢结构计算手册》GB50017-2017第6.1.1小节。 范例： 栈桥结构自重由4根工字钢平均分担，由表2-1可知，自重引起的均布荷载则栈桥结构自重引起的跨中最大弯矩 由栈桥受力简图可知，由机械荷载引起的跨中弯矩 单片梁跨中最大弯矩 2.4.2工字钢最大应力 根据最大弯矩得出工字钢最大正应力，即 上式中Wx为工字钢抗弯截面模量，查表可知单根I50工字钢的抗弯截面模量 Wx=1860cm3,则4根工字钢的最大正应力 工字钢材料为Q235钢材，其允许抗拉强度=215MPa，可知工字钢的最大应力=92.38MPa≤=215MPa，强度满足要求。 2.4.3栈桥挠度计算 说明：挠度计算参考《建筑结构静力计算手册》（第二版）第三章 范例： 查表可知，I50工字钢:惯性矩1=4.647x108(mm)；E=2.10x105(MPa) 则自重产生的跨中挠度 活载产生的跨中挠度 栈桥跨中挠度 刚度满足要求。 经计算，采用4根I50工字钢作为主梁能满足强度、刚度、稳定性的使用要求。 2.4.4栈桥起吊位置的确定 施工中常需用挖掘机配合装载机起吊仰拱栈桥就位，为保证在起吊时栈桥的安全，需确定其吊装钩的合理位置。 按照主梁所受正负弯矩最小原则，起吊时其受力情况见图2-3。 图2-3 栈桥起吊时受力图 由上式计算得x=L/4，即采用两吊环时起吊位置为主梁长的L/4时，为栈桥的安全起吊位置。