2022年东沟隧道18米仰拱栈桥设计方案

1、郑州至西峡高速大路尧山至栾川段 YLTJ-1 标东沟隧道仰拱栈桥设计方案与运算书编制：审核：审批：四川大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大路尧山至栾川段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邻近,为左右分别式隧道；左洞起讫桩号：ZK4+306K5+937；右洞起讫桩号： K4+319K5+955；具体情形见下表工 程 名 称里程长度级围岩级别 m 明洞m 级级东沟左洞ZK4+306K5+937 1631 387/ 23% 538/33% 671/41% 35

2、隧道右洞K4+319 K5+955 1636 230/14% 700/42% 669/41% 37 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,采纳的主要技术标准如下：（1）道路等级：山岭区高速大路；（2）设计行车速度： 100Km/h；（3）地震：隧址区内地震惊峰值加速度为0.05g,地震基本烈度度；（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,受断层破裂带影响,隧道中可能显

3、现涌水、突泥、塌方、滑坡等危急； 隧道围岩等级主要为、级, 初期支护为网喷混凝土、锚杆、型钢钢架组成,、级围岩地段型钢钢架、墙、仰拱全环安设,每 0.61m 一榀；二次衬砌采纳 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、浅埋段及级围岩段采纳环形开挖预留核心土法施工,级围岩采用上下台阶法施工, 级围岩采纳全断面开挖施工； 出渣采纳无轨运输, 仰拱超前衬砌,二衬施工采纳一次全幅灌注方式,一次灌注长度12 m,距开挖掌子面 40100 m；为解决仰拱施工与开挖运输作业面的干扰,采纳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大路尧山至栾川段Y

4、LTJ-1 合同段东沟隧道专项施工方案（1）行走车辆的情形在衬砌前,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空载重量重载重量行走宽度轮胎宽度轮距净宽（t ）（t）（mm）（cm）（mm）ZL50装载机16.36 21.36 2780 59.69 2160 红岩自卸车12.5 40 2500 28.32 1860 砼运输车13.35 25 2498 28.32 1860 PC240挖掘机23.1 25 2980 （2）荷载的确定 依据表 1,以红岩金刚自卸汽车重载时作

5、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, 考虑每片梁采纳 5 组 I40a 工字钢组成,工字钢的间距为（4）仰拱栈桥长度13.5cm,总宽为 1.25m；依据每次二初浇筑长度,确定仰拱栈桥的长度为 18m,方案每次捡底 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

6、长度为 9m；其受力简图为：郑州至西峡高速大路尧山至栾川段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其次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2、受力验算（1）单片梁的最大弯矩9m；其受力简图为：单片梁由 5 根 I40a 工字钢拼成 ,由 5 根工字钢共同承担汽车荷载 ,就：P1=6000 x9.8=58.8KN P2=7000 x9.8=68.6KN 查大路桥涵运算手册 I 40a 工字钢 ,其每延米重量为 67.6kg/m,即 q=0.66

7、2KN/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：郑州至西峡高速大路尧山至栾川段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=ql 2/8=0.662 14 2/8=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=P114-3.5-1.3/14+P2

8、14-1.3/14+P2=58.8 9.2/14+68.612.7/14+68.6=169.47KN 单根工字钢承担的最大剪力为 : Q= Q重+ Q汽/5=4.634+169.47/5=38.528 KN （2）工字钢的强度验算依据最大弯矩得出工字钢最大应力,即： =MmaxWx,Wx 为工钢截面抗击矩,查大路桥涵运算手册知单根 I 40a 工字钢的载面抗击矩为： Wx=1085.7cm3,5 根工 字钢的最大应力为： =Mmax/Wx=554.73x10 6/5x1085.7x10 3=102MPa215 MPa 215MPa,可知工字钢的最大应力小于其抗拉 工字钢的材料为 Q235,其抗

9、拉强度为 强度,安全系数为 2.1,符合要求；（3）工字钢的剪应力验算 查大路桥涵运算手册可知 I 40a 工字钢郑州至西峡高速大路尧山至栾川段YLTJ-1 合同段东沟隧道专项施工方案Ix=21714cm 43 Sx=631.2cmIx/ Sx=34.4cm d=10.5mm 故依据栈桥纵梁最大剪应力,并据此校核剪应力强度maxQxS xmax38 .528631 .21 .07 MPa12 5 MPa 满意要求；d2171410 .5（4）栈桥挠度验算 将两后轮合并成简化成一个集中荷载,就后轮产生的最大挠度为：fmaxPl34868.6210514 3534mm fL141 0005 6 mm48EI2.110 521714250250前轮引起的最大挠度为：fmaxPl34858.8105143515 mm fL141 0005 6 mm48 EI2 .110 521714250250挠度满意要求；（5）工字钢的确定由运算可知,使用 5 片 I 40a 工字钢,满意施工要求；三、仰拱栈桥加工每幅仰拱栈桥由两片梁板组成, 每片梁板由 5 根 I 40a 工字钢焊接而成, 梁长 18 m,工字钢间距 1