隧道仰拱栈桥设计与计算

PAGEPAGE2隧道仰拱栈桥设计与计算郭小华（中铁隧道集团三处有限公司，广东深圳518051）摘要：为提高结构的耐久性，改善受力状态，仰拱超前、一次性全幅施工，已经成为隧道施工的基本要求。为此，自行设计制造成本低、易制造、移动快捷、轻便的片式移动仰拱栈桥在隧道施工现场愈来愈普及．本文通过对Ⅰ20型钢制造6m长的片式仰拱栈桥进行数值结构模拟计算，对其在隧道无轨运输条件下最大动载作用下的强度及刚度进行校核，介绍了该类仰拱栈桥在装碴车辆通过时的动态响应及安全度，对同类隧道简易片式仰拱栈桥的结构强度计算有一定的借鉴意义。虫关键违词后：疫仰拱仿栈桥絮；称数值漏模拟胞计算咐；荷属载罢；跪内力熔1步．悄概述纱《铁死路隧扔道施恐工规蓝范》践规定赌：题“约仰拱涉施作暮应优羊先选堪择各弃段一生次成妖形，冈避免烫分部连灌拾筑受”侄，对录于底俩板为搞软岩示大变截形或瓣者有脾其他假地质愚灾害夸地段绸，这竖一条颗则显抹得非帜常必替要。电应该估说，萌全幅激仰拱贝施工上，将苏会成五为铁育路隧励道施轧工的宫一个耽趋势冶，是妥根治蔑隧道歪运营杆病害胡的关组键雨[赛3认]秋。昆隧道穿内实去行仰充拱超义前衬艰砌施瞎工，巾并哥紧跟刘开挖吵掌子让面，牢实现狗隧道末底部灶的快姓速封库闭，纪有利召于稳许定掌零子面亭。抗而仰投拱超莲前的睁关键离在于劳解决尺仰拱猪施工承与开刃挖运吨输作晒业面宾的干株扰，痒这样众，就柜必须拌引进叶仰拱袋栈桥塘来解泡决运有输干肉扰问鞭题。白仰拱废栈桥施顾名凡思义雅，是杠指在及隧道势施粥工怖中架护设在慰仰拱构上方酒的临铜时便耗桥牛(斤又称获抗干程扰平桥台贞)岂，主牧要作父用是渠保证强仰拱辫施诸工漏时，赖其它楼工炕序作哄业仍扎可有押序进铲行仔（主泥要是菜大型跳自卸页汽车急可自耍由比通过贩全幅犬仰拱乳施工华段赵）赠。目赛前国头内隧猫道施圈工中对使敏自制更的仰兰拱栈戏桥已蜡是一催相成柱熟的咐经验蜂，钉且杯大多图是跨贝度小歇、载口重轻广、结擦构形教式简室单识的片兵式仰雷拱栈哭桥因。趣该栈提桥结跳构合圾理即、淋丝移动率方便愉，把以掘进寻、初偶期支汉护与夜衬砌的施工诚流水组线连揪成一茎体，桨实现急掘进餐．初网期支毛护与班二次岛衬砌授等多护个施临工工陡序的冲平行嘉流水瞒作业麦。桌解决层了仰妙拱施腰工对再开挖扰掘进躲、初缎期支丧护和忙二次境衬砌埋等多沃个工冤序施嫁工的凡干扰絮[绍1落]勇。慎据查云阅，叔有关购文献栽（包网括参洲考文粘献贩［盒1字］～矿［软4孔］）卖均是兽利用础静力旱学知苹识对箱隧道尝中常帅用的炮片式秋仰拱屯栈桥蚕进行倒简单贤的结由构计椅算，甲重点何介绍扔仰拱岸栈桥文的加刻工，喜仰拱获的施约工工者艺要络要点傍。本弟文的苦创新蜘点异是毒:嫩利用舰经典紧的解AN汇SY悠S雅计算侄程序踢，将屈常用寺的仰趣拱栈搅桥进冒行数外值化垒建模递，为同时召分析恰隧道惑常规士无轨毅运输卧条件炭下的奋最不风利宿荷屡载，中计算震数字称化仰邀拱画栈桥瓜在最茧不利站动载驼条件匠下例结构钳强度吸及刚斗度的知大小尼，能击否昼满足侍隧道武常规朗无轨抽运输间安全恒要求旨，并葛判定贝仰拱卡栈桥连的安幸全度歼。龟2.饼仰拱记栈桥元结构柿组成衔[4丸]娃本文都模拟抖计算线对象李采用甲较为带常见耐的涉Ⅰ澡2帝0雷工字墓钢制斤作仰恐拱栈剑桥，地其翁主要显承载捧由峰2遣根工值字钢订并排暂双面陡焊接哗成时1树组单皂片梁恒，艇共忧4饱组组阿成一置单片蕉仰拱伯栈桥终，栈纳桥表祝面派用兵5m鞠m蜓厚钢盆板淘或丝φ咐2鼠2切螺纹补钢沙进行保横向鄙连结蒜。各故组工朵字钢菌之间袍间距鱼约嚼10霸c璃m毅，每拆组工货字钢罢（双华根）熔宽饱约休0.蜘1*颈2=刘0.虹2m鹿，丙共芹4哗组工扮字钢睛（双来根）栏组成名宽须约光1.袖1嚷m残宽的牌单片矿仰拱衫栈桥昌，组世成的悉仰拱广栈桥警长约心8犬m赢。躺燥该仰眠拱栈妻桥结弄构组蜓成如参图自1龄所示拘。膊图彼1垂渔符仰拱那栈桥座结构母示意限图提(弹单位耐：戒mm虽)洗3.作隧道张常用括片式夸仰拱铸栈桥渡承载碑分析地（抱1仍）渣隧道呼仰拱拢施工闹时上辈方通瓣行车秤辆架[即2建]宅目前猛对于赤长度怀小概于量3k硬m创的隧百道烤施工妇中谅常裙采用授大型齐运输巨车辆插进行忆无轨未运输傻，乔但仰弄拱栏并丧不通蜜行衬阀砌施邻工车零辆。填故通裕过栈凯桥的葡主要瘦机械装可能享为黑斯太订尔垃25截T昌自卸跪汽车豆、拌ZL组50传C妈装载似机、厨东风趣自卸良汽车犹、北董方奔补驰自驾卸汽旷车桥、染PC犹22称0联挖掘肉机等读，其沾自重栏、宽旦度等昌列于龄表川1尝：薯表牌1伸竞度仰拱业栈桥挎上方参通行怜主要奖机械竿参数衫表限序号税设备欲名称狼空载秧重量垒重载肯重量灯行走苗宽度钞轮胎巩宽度以轮距卵净宽主1哑斯太餐尔形12某T剧25光T青27斜95置mm滥64除5m罩m隙15似05泥mm雪2优PC引22全0岭21汇.7摧T征21药.7朱T斤28课80露mm音50移0m岂m纠18拍80辣mm嘉3玩ZL秋C5项0批22且.7掘7T裹22泥.7堂7T慢29凑50允mm哪64炭5m饰m孕15驾60踢mm吗4躁东风特5T警15拐T大25光00善mm鸭55捆0m渡m耽14倾00固mm绍通过批表贡1添可知毙，矿本计闪算吴应械以钻运碴缴时通爪过的耀斯太蛋尔停自卸副汽车漆作为杆仰拱贯栈桥思的验穴算荷农载庸。山但为盾了安遗全，们计算之以难30受T注的公好路大行型自立缷汽辱车为卧验算资荷载垦。饰且计商算时也仰拱够栈桥老只承酒载一悄辆哑30甲0K排N蛇的汽笛车耽。皂30避0K唯N般汽车扎技术姥参数塘如牢表辫2叶所示刑。慰表辛2破3梦00长K导N摆汽车森技术客参数差表良总重油前轴告重填后轴弄重和轴距目轮距京前轮坊着地震宽度郑及长票度袍后轮绒着地迎宽度办及长粉度他外形隆尺寸奥KN危KN扛KN局m式m俗m峡m语m质30灭0过60挡2*捉12剩0夹4+料1.朱4状1.北8带0.冈3*孔0.汁2晒0.冬6*浸0.毙2猜8*只2.问5熊（造2价）设张计每津片梁息宽度鲜及工榴字钢涛数量勾据束表抵2叫中所急列仰斯太乔尔貌轮胎疮宽翁度堤(晚0.转6筒0锻m尼)矮，并公考虑鱼斯太袖尔烈自卸灿汽车零行走棚宽度递（哨0.仇4危m京）蓝，故运设计帅仰拱谣栈桥植单片贼宽度逃为六1.素0录m视。双蚊片仰烈拱栈犹桥中厌心距经离为片1.耗8倘m绿（萝30直0K龙N移自卸行汽车厅的悟轮兽距依1.酒8m端），晋则蛋仰拱帝栈桥悲的外绩缘宽买度婆2.截8驼m基，内喘缘宽赤度为托0.宁8港m倡。丧施工晋常用纳的工死字钢绍有辈I2晋0嫩、掉I2侦2a历I旗25三a螺I2位8a烛兔，上稼述各恐型工础字钢诉参数哑如概表座4顶所示里。饿表歪4艳付各型置工字子钢参牵数窗工字辟钢型言号跑I2返0旨I2泄2a沉I2醉5a物I2晚8a橡单位烧重劣量龟(拐kg与/m猴)怖27香.9达33胁38响.1瓦43流.4溪惯性乡距羞(养cm假4棵)要23张70市34欧00旁50妨23潜.5扭4厦71州14哄.1婆4急截面抱模臣量车(李cm康3起)兼23革7剥30勒9亭40掌1.套88尸50杏8.污15销腿宽含（驱m烦m掀）败10正0均11悔0名11公6驱12卖2傍高梢度槽(漏mm渔)遗20愿0破22密0西25如0财28赶0条设计安仰拱饭栈桥础拟浙采用谎8胸根汤Ⅰ然2睡0救工字哲钢作尊为而主要闲承载披结构米，仰毯拱栈伶桥设涂计为舍双片炒，邪8存根工坟字钢魄组成洒一片购仰拱刑栈桥现，每肢片仰辰拱栈茎桥承筛载汽注车一羊侧轮宿胎施厕给的软重量村。鹊假设脆隧道状仰拱惹一次鹿施工敲长度看为蚀6举m隐，确避定仰迎拱栈滔桥的孤长度伐为恼8薪m凝，沿甲隧道份轴线蔬方向渔仰拱晶栈桥津与仰锋拱槽贡搭接字长度艇为仓1.娃0男m朽。橡（葡3穷）仰幸拱栈扑桥上成通过罗荷载骑分析距及确河定帐[权6增]衰由于茎所设庭计的业仰拱库栈桥脑长达弊8未m乘，互30初0K样N罪自卸比汽车芬前中械排轮歌轮心训距为再4.悔0川m阵，中似后排警轮轮叫心间猾距装为破1.速4辩m萌。撤隧道湿内大泛型汽喇车运葬输速皂度一捉般痛在切15亏km舅/会h伯左右牙，即虽30兵0K茂N洗自卸亡汽车钩在仰吐拱栈魔桥上忧的行编走速细度约出是椅4.递0m写/请s嗽。偏30京0K忆N黎自卸辰汽车身前轴迟承载呀约扑6艇T毕，前细排轮泡单侧伴轮胎骆承载肿约舅3纳T龟；后溜轴重迈约喷24郊T违，由舌两个督间距棵1.增4隶m垒的中猜后排挨轮承江载，唐即每熄排轮估胎承论载约拼12前T汪。邻每排泡有中海有叶4观只轮挤胎，给则曾中后星排千每只神轮胎尽承载恳约阁3乖T悄。又消根据足表油2斑知单既只车载轮接浮地时您长约滚0.卖2蛾m劈，甩其与午长约享6m终的仰律拱栈谱桥相承比，胞其可胡视为风集中柄荷载骆。盖设计阅的治仰拱权栈桥刑是由孤双柳根纱Ⅰ片2家0著型钢乓并成备一片炊组合灶梁并阁间距激0.慕1m厅放附置福4辉片组秩合梁龟组合移而成如，即闲宽约堤0.完6笔m怨的相中家后排大单宵侧凭轮滋（赌2蒜只椅）捧会作愧用处于引2迷片组蛾合梁泡（竿0.垒2+浮0.真1+俩0.仓2+副0.听1=闹0.叉6串m遮）赞上，远则单轨只轮吊胎划（宽袋约攻0.内3m喝）将漠始终裤是作亦用于耗一片波组合平梁上才（宽舌约访0.皱2m疤），烤故单冲只轮选胎的嫁接地型面积谎为杠0.陶20梳*0铺.2绕0=扮0.尸04牧m2邻。单蒜轮接掉地压镰30牢00萝0/乏0.类04校=7螺50残00斥0松Pa象。租对于麻单五根起Ⅰ学2婚0冻型钢誉而言忙，其芽顶面圆宽约愉0.席1m茅，即胖当始30扒0K顿N先汽车销通过丸时，拍单根礼型钢卵将承帐载单星只轮底胎施挨于其机约昆75思00采00饰*0协.1禽*0派.2饿=1咱50姥00鸟N驱的荷冲载。冤一根只型钢佩同时庸有三攻个轮驻胎作攀用其闯上，安接地重长度优一共弓达到馒0.奏6m坐。悦即在六单根潮型钢蓝上承格载有叶三个摊长度驳约燃0.都2摸m趋的俊15敌00兵0仙N纽的集艇中翠荷载屠，相凭距分遮别为妖前中拴轮心利距为伙4违m拒，中裂后轮凯心距颜为缴1.夏4牛m围。办由于症拟所迟采用把的仰会拱栈帐桥较惹长（娃跨径重达钩到木6m级）学,嘱需要撒计算鬼仰拱血栈桥顷在移镜动荷立载作咱用下断其应见力响宗应，为而不滑能仅己仅进联行静臭力分蛙析。吩4待．畅韵仰拱词栈桥斥最不凭利受材力状莫态下迫结构并强度坏计略算侧[吵5捷]循（乔1枯）计策算模斯型及着简化寒条件果将射30效0K肢N牢移动瞒荷载闷通过倚仰拱给栈桥安时的买动力从响应斗问题旗简化降为：条三业集中逝荷载栗（码15或00颈0领N睛）同眼时作遮用于期一简翼支梁融上，旧该简围支梁柄一侧惑固定她铰支烤；一递侧为盈可动批铰支满，即衡其可祖在水泰平方堡向移欣动。发三障集中桥荷载袍的移妹动速类度唤4.脾0送m罚/坡s土，间删距分阵别为晓4.讲0豪m羡、闯1.征4捞m拣。因醋为工疲字钢蚊钢梁搏的质蛙量与域其上盲荷载孕相比善较小祥，本绵计算霸中可甘对之附忽略扩不计距。秀30干0K流N溉自缷蚁汽车决轮胎扫宽约毁0.序6m访，在惊通过臭仰拱硬栈桥烂时，海应该恩只是篇中间曲总宽筑约虫0.订7m优的伐2灶组单语梁（鸦每组刘双根般）为躁主要确承载恼梁，电左右炒侧的屯二组垒单梁市基本晋上处件于空前载状矿态。歉即单叔片仰菠拱梁薯的有仇效工仍作宽搏度为行0.督4m葛(微2谢组单夺片组答合枪梁答)兰，但两由于嚼横向小连结养钢板予的作丽用，蹄该空向载的赏二组扇单片凉组合梯梁亦养会分舍担一肆部分糟荷载聪。即稻需要饱考虑嘴栈桥你荷载亲横向宫分布显系数堂，亦控就是李说作绵用在眯单根暗型钢去上的弱荷载我会比般上述箭计算么结果亭（究15塑00淋0课N极）要统小一桃些。招考虑雾到本勇仰拱夕栈桥酒中横诵向连及结钢锯板的久横向节联结象刚度阴不是个很强阀，即牌轮压蝶荷载辨主要剖是由盲中昌间吩2潜班根单电片组饰合梁待承载恒。稻但为谢了增炊大安反全系燥数，偷仍陡假设耀中疯间阅2批片组浅合梁汁承载杜约担10资0循%距的轮果压，奖进行订仰拱帐栈桥粒强度团或刚铜度验块算时间主要灰以中拘间服2羽根单报片组心合梁酒所受助内力戏为主涝，其腹承载春单只娃轮压送约为耻15古00戚0N耳。朝拟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