东沟隧道18米仰拱栈桥设计方案
更新时间:2023-03-15 17:09:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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东沟隧道仰拱栈桥设计方案与计算书
编制: 审核: 审批:
四川公路桥梁建设有限公司 郑西高速尧栾段YLTJ-1项目经理部
二0一七年五月
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1合同段 东沟隧道专项施工方案
东沟隧道仰拱栈桥设计方案与验算书
一、 工程概况
1、东沟隧道在位于柳树沟村东沟组附近,为左右分离式隧道。左洞起讫桩号:ZK4+306~K5+937;右洞起讫桩号:K4+319~K5+955。详细情况见下表
工 程 名 称 左洞 右洞 里 程 ZK4+306~K5+937 K4+319~K5+955 长度(m) Ⅲ级 围岩级别(m) Ⅳ级 538/33% 700/42% Ⅴ级 671/41% 669/41% 明洞 35 37 东沟隧道 1631 387/ 23% 1636 230/14% 2、东沟隧道地属伏牛山系,海拔高程320-450m,山势陡峭,河沟纵横,进口交通条件较差,出口交通条件较好,小里程至大里程为2.2%上坡。
3、东沟隧道设计为双向四车道隧道,采用的主要技术标准如下: (1)道路等级:山岭区高速公路; (2)设计行车速度:100Km/h;
(3)地震:隧址区内地震动峰值加速度为0.05g,地震基本烈度Ⅵ度。
(4)隧道建筑限界:隧道净宽:0.75+0.75+2×3.75+1+1=11m;隧道净高:5m。 4、该段隧道地质条件较复杂,受断层破碎带影响,隧道中可能出现涌水、突泥、塌方、滑坡等危险。隧道围岩等级主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级,初期支护为网喷混凝土、锚杆、型钢钢架组成,Ⅳ、Ⅴ级围岩地段型钢钢架、墙、仰拱全环安设,每0.6~1m一榀。二次衬砌采用C30防水混凝土,防水等级为P8。
二、仰拱栈桥设计方案
东沟隧道洞口、浅埋段及Ⅴ级围岩段采用环形开挖预留核心土法施工,Ⅳ级围岩采用上下台阶法施工,Ⅲ级围岩采用全断面开挖施工。出渣采用无轨运输,仰拱超前衬砌,二衬施工采用一次全幅灌注方式,一次灌注长度12 m,距开挖掌子面40~100 m。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通畅。
1、 仰拱栈桥设计
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1合同段 东沟隧道专项施工方案
(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ZL50装载机、红岩金刚自卸汽车、砼运输车,小松PC240挖掘机等,其自重、宽度等基本参数见表1。
表1主要施工机械车辆状况
设备名称 ZL50装载机 红岩自卸车 砼运输车 PC240挖掘机 (2)荷载的确定 根据表1,以红岩金刚自卸汽车重载时作为仰拱栈桥的验算荷载,其前桥重量12t,后桥重量为28 t。
(3)宽度及每片梁的工字钢数量
仰拱栈桥的单片宽度1.25m,中心距离2.15 m,为达到仰拱栈桥的宽度,考虑每片梁采用5组I40a工字钢组成,工字钢的间距为13.5cm,总宽为1.25m。 (4)仰拱栈桥长度
根据每次二初浇筑长度,确定仰拱栈桥的长度为18m,计划每次捡底12m,每段的搭接长度2m。 (5) 最不利荷载布置
当红岩金刚自卸汽车的第一个后轮位于过轨梁中间时,为弯距最不利荷载,前轮与后轮的间距为3500mm,两个后轮的间距为1300mm,前轮重6T,两后轮分别重7t的荷载作用在单片梁上,梁的长度为9m。其受力简图为:
空载重量 (t) 16.36 12.5 13.35 23.1 重载重量 (t) 21.36 40 25 25 行走宽度 (mm) 2780 2500 2498 2980 轮胎宽度 (cm) 59.69 28.32 28.32 轮距净宽 (mm) 2160 1860 1860
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1合同段 东沟隧道专项施工方案
当红岩金刚自卸汽车的第二个后轮位于过轨梁梁端时,为剪力最不利荷载,前轮与后轮的间距为3500mm,两个后轮的间距为1300mm,前轮重6T,两后轮分别重7t的荷载作用在单片梁上,梁的长度为9m。其受力简图为:
2、受力验算
(1)单片梁的最大弯矩
单片梁由5根I40a工字钢拼成,由5根工字钢共同承受汽车荷载,则:
P1=6000x9.8=58.8KN P2=7000x9.8=68.6KN
查《公路桥涵计算手册》I40a工字钢,其每延米重量为67.6kg/m,即q=0.662KN/m,由工字钢自重产生的弯距示意图为:
由汽车荷载产生的弯矩包络图为:
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1合同段 东沟隧道专项施工方案
可以看出由由工字钢自重产生的最大弯矩为:
M重=ql2/8=0.662×142/8=16.22KN.m
汽车荷载产生的跨中最大弯矩为:
M汽=538.51KN.m
单片梁跨中最大弯矩为:
Mmax= M重+ M汽=16.22+538.51=554.73 KN.m
(2)单片梁的最大剪力
由工字钢自重产生的剪力为:
Q重=ql/2=0.662×14/2=4.634KN
由汽车荷载产生的梁端最大剪力为:
Q汽=P1(14-3.5-1.3)/14+P2(14-1.3)/14+P2=58.8×9.2/14+68.6×
12.7/14+68.6=169.47KN
单根工字钢承受的最大剪力为:
Q= Q重+ Q汽/5=4.634+169.47/5=38.528 KN (2)工字钢的强度验算
根据最大弯矩得出工字钢最大应力,即:σ=Mmax/Wx,Wx为工钢截面抵抗矩,查《公路桥涵计算手册》知单根I40a工字钢的载面抵抗矩为:Wx=1085.7cm3 ,5根工字钢的最大应力为:
σ=Mmax/Wx=(554.73x106)/(5x1085.7x103)=102MPa<215 MPa
工字钢的材料为Q235,其抗拉强度为215MPa,可知工字钢的最大应力小于其抗拉强度,安全系数为2.1,符合要求。 (3)工字钢的剪应力验算
查《公路桥涵计算手册》可知I40a工字钢
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