仰拱栈桥方案

仰拱栈桥施工方案

一、工程概况

1、隧道设计技术标准

(1) 公路等级：双向四车道高速公路

(2) 设计速度：80km/h

(3) 设计荷载：公路-I级

(4) 隧道建筑限界，见表1

表1 隧道建筑限界表

(5)洞内清洁：纵向通风时，CO允许浓度：隧道长度L≤1000m δ=300PPm，隧道长度L≥3000m δ=250PPm(其余内插取值)，烟雾允许浓度：0.0065m-1。

2、隧道设置

本隧道按长度划分属长隧道

表2 隧道一览表

寒岭界隧道

隧道全长2820m，隧道为双洞单向交通隧道，左右洞测设线间距21.0~37.5m，其中炎陵端K87+580~K87+800、汝城端K90+300~K90+400

测设线间距小于25m，按分离式隧道设计，施工按小净距方法施工。

炎陵端起隧道平面上位于R=1600m+R1800m的S曲线上，汝城端隧道左线为直线段接R=1000m的缓和曲线段，右线为直线段接R=1200m的缓和曲线段。左右洞路面最大横坡均为3%，在反向超高段进行了超高变化段的设置。

隧道纵面左线、右线纵坡从炎陵端至汝城端均为2.85%的下坡，坡长在隧道范围内为2820m。

3、施工进度

随着施工进度要求，我合同段各隧道即将进入仰拱部位的施工，为了保证仰拱施工连续进行并且隧道开挖出渣和洞内材料运输不受仰拱开挖的影响，采用在仰拱开挖槽上搭设仰拱栈桥，隔跨跳跃施工，待已浇筑的仰拱混凝土强度满足通车强度要求后，即强度达到设计强度的100%，方可移走栈桥，到下一隧底开挖槽上，依次循环使用。二、仰拱栈桥的选型

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。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Φ22螺纹钢筋连成整体，纵向间距10～15cm，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。工字钢标准长度12米。净跨度按8m进行计算，如下图所示：

图a

单位： m

工字钢间上下翼缘板采用通长焊接，提高整体性.

三、仰拱栈桥结构计算

栈桥结构为两部各6根Ⅰ25a 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Φ22螺纹钢筋连接，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（如下

图）。

B

A

图b

单位：cm

由于截面上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［σ］，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（如下图）：

c

A

单位：cm

计算最大剪应力时，取荷载靠近支座位置（如下图）。

图d

单位：cm

2、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

N p 531006.51.115.1101040⨯=⨯⨯⨯⨯=

N p

L p R Ac 51084.06

431⨯==÷⨯=

N p L

L p p R Ad 51005.2406.05.46131⨯==-⨯+=

KN

R Q m KN L

R M Ad

Ac 2max 25max 1005.21036.341084.02⨯==•⨯=⨯⨯=⨯=

( - )

(+)

B

A

剪力图弯矩图 B

A

(+)

M=336KN.m

Q=205KN

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 ） （2）、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。

34.401cm W x =； 34.48cm W y =

1）平面内强度计算；

[]MPa MPa Wx M w 2105.1394

.40161036.35

max max

=<=⨯⨯==σσ

σmax —工字钢最大弯曲应力（MPa ） [σ]-----钢材容许弯曲应力（MPa ） Wx-----x 轴截面抵抗矩(cm 3) Wy----- y 轴截面抵抗矩(cm 3)

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：

[]MPa MPa W M w y 2101744

.48615.01036.35max max

=<=⨯⨯⨯==σσ 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）、剪应力计算

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m ax x S

每根工字钢分担的最大剪力为

KN Q 2.346

1005.22

=⨯=

查表得 25a 型工字钢

45017cm x =I ，37.230cm S x =

cm S x x 24:=I ，mm d 8=