隧道仰拱栈桥设计计算(实例介绍)
隧道内栈桥设计计算书
大浏高速公路第四合同段栈桥设计方案（安全坳隧道内）中国路桥工程有限责任公司大浏高速公路第四合同段项目经理部二〇一〇年七月一日栈桥设计说明一、工程概况根据施工要求，我合同段安全坳隧道内修建一座栈桥，以利于施工中车辆通过。
二、设计方案该施工栈桥为组合式桥钢结构梁，全长12.0m，设为两跨，每跨6m。
上部结构：采用10根型号为[40槽钢，按间距40cm布置，中间采用18a工字钢进行横向连接，桥面铺设1cm厚钢板使荷载横向均匀分布。
本桥设计汽车荷载为50t。
三、主要材料1、[40槽钢10根，每根长25m。
2、I18a工字钢45根，每根长0.4m。
3、I32a工字钢6根，总长40m。
4、1cm厚钢板，3.6m*25m隧道栈桥受力验算一、梁板验算跨度L=6m，使用［40槽钢，共10根，每根单位延米重量58.9kg/m=577.22N/m=0.57722KN/m。
集中荷载50t=50000kg=490000N=490KN。
每根［40槽钢参数：Wx=878.9cm3=878.9/106m3。
腹板高度h=400mm；腹板宽度d=10.5mm=0.0105m；Sx=524.4㎝3=524.4/106m3；Ix=17577.7cm4=17577.7/108m4。
（一）弯矩验算：1、集中荷载在中部时中部的弯矩最大1）均布荷载产生弯矩：M1=q×l²/8=0.57722KN/m×10根×6²㎡/8=25.9749KN·m 2）集中荷载产生弯矩：M2=P×l/4=490KN×6m/4=735KN·m3）总弯矩：M=M1+M2=25.9749KN·m +735KN·m=760.9749KN·m2、组合钢梁最大承载弯矩M工=Wx·[σ]·a=878.9/106m3×170MPa×10根=1494.13KN·m3、安全系数ε1= M［ / M=1494.13KN·m /760.9749KN·m=1.96 （故满足要求）（二）剪力验算1、集中荷载在支撑点的端部时端部的剪力最大。
东沟隧道18米仰拱栈桥设计方案
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1标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东沟隧道专项施工方案合同段郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1东沟隧道仰拱栈桥设计方案与验算书工程概况一、、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：1 。
山势陡峭，河沟纵横，进口交通条320-450m,东沟隧道地属伏牛山系，海拔高程、2上坡。
小里程至大里程为2.2%件较差，出口交通条件较好, 、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：3）道路等级：山岭区高速公路；（1 100Km/h；（2）设计行车速度：0.05g，地震基本烈度Ⅵ度。
（3）地震：隧址区内地震动峰值加速度为。
3.75+1+1=11m；隧道净高：5m）隧道建筑限界：隧道净宽：（40.75+0.75+2×、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、4初期支护为网喷混凝土、锚杆、隧道围岩等级主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，塌方、滑坡等危险。
一榀。
二1m0.6～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P8。
次衬砌采用C30防水混凝土，防水等级为二、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级围岩采仰拱超前衬砌，出渣采用无轨运输，用上下台阶法施工，Ⅲ级围岩采用全断面开挖施工。
为解～100 m12 m 二衬施工采用一次全幅灌注方式，一次灌注长度，距开挖掌子面40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。
仰拱栈桥设计、1东沟隧道专项施工方案合同段郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1）行走车辆的情况（1装载机、红岩金刚自卸汽ZL50在衬砌前，通过仰拱栈桥的主要施工机械、车辆为。
挖掘机等，其自重、宽度等基本参数见表1车、砼设备名称空载重重载重行走宽度轮胎宽度）轮距净）荷载的确定（2，，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112t根据表28 t后桥重量为。
东沟隧道18米仰拱栈桥设计方案精编版
郑州至西峡高速公路尧山至栾川段YLTJ-1标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（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 。
东沟隧道米仰拱栈桥设计实施方案
东沟隧道米仰拱栈桥设计实施方案清晨的阳光透过窗帘，洒在图纸的每一个角落，仿佛在为我指明方向。
我已经在这个行业摸爬滚打了十年，对于这类项目，早已驾轻就熟。
现在，就让我以“东沟隧道米仰拱栈桥设计实施方案”为题，为大家详细阐述一下我的想法。
一、项目背景东沟隧道位于我国某重要交通要道，为了提高交通便捷性，降低交通事故发生率，本项目旨在设计一座米仰拱栈桥。
该栈桥将穿越隧道，连接两侧道路，为过往车辆提供更为安全的通行环境。
二、设计理念1.安全性：栈桥设计必须确保车辆在行驶过程中的安全，降低事故风险。
2.美观性：栈桥应与周边环境相协调，展现出独特的美学价值。
3.经济性：在满足功能需求的前提下，降低成本，提高投资效益。
4.可持续性：栈桥设计应充分考虑环保要求，实现资源的可持续利用。
三、设计方案1.结构设计（2）栈桥两端设置重力式桥台，与隧道口连接，确保结构整体稳定性。
（3）栈桥采用米仰拱结构，有利于减小土体压力，降低隧道开挖难度。
2.桥面设计（2）设置排水系统，防止雨水对桥面产生冲刷。
（3）桥面两侧设置防撞栏，保障车辆安全。
3.照明设计（1）栈桥两端设置照明装置，照亮隧道口，提高驾驶员视线。
（2）桥面设置照明系统，确保夜间行驶安全。
4.环保设计（1）采用绿色建筑材料，降低对环境的影响。
（2）设置雨水收集系统，实现水资源循环利用。
（3）栈桥两侧种植绿化植物，改善周边生态环境。
四、施工方案1.施工准备（1）对施工人员进行技术培训，提高施工质量。
（2）编制施工组织设计，明确施工进度、人员配置等。
（3）办理相关手续，确保项目合法合规。
2.施工流程（1）栈桥主体结构施工：采用分段施工法，逐段完成箱梁预制、安装。
（2）桥面施工：在箱梁上铺设沥青混凝土，安装排水系统。
（3）照明系统施工：安装照明设备，调试照明效果。
（4）环保设施施工：种植绿化植物，设置雨水收集系统。
3.施工质量控制（1）严格把控材料质量，确保符合国家标准。
（2）加强施工过程监督，及时发现问题并整改。
隧道仰拱施工之仰拱栈桥结构计算书
隧道仰拱施工之仰拱栈桥结构计算书目录1．仰拱栈桥简介 (3)2．编制依据 (3)3．结构计算参数 (3)3.1、极限荷载 (3)3.2、自重 (3)4．抗弯计算 (4)5．抗剪计算 (4)6．最不利截面弯剪应力计算 (5)7．整体稳定 (6)8．疲劳计算 (6)9．焊缝计算 (7)10．总结 (7)仰拱栈桥计算书1．仰拱栈桥简介仰拱施工的同时，采用仰拱便桥保证隧道开挖、初支施工的正常进行。
仰拱栈桥净跨度11.35m，为两端简支结构，主要为满足隧道内施工车辆通行，仰拱栈桥分左右两支设置，单支由12根I25a工字钢并排，翼缘满焊接成箱型结构，宽度1.2m，表面焊接Φ8圆钢防滑，两支栈桥之间宽度1.0m，栈桥总宽度3.4m。
2．编制依据2.1《钢结构设计规范》GB50017-20032.2《鹤岗至大连高速公路小沟岭（黑吉界）至抚松段》两阶段施工图设计 2.3现场调查的工地自然条件、区域资源条件等3．结构计算参数3.1、极限荷载最大荷载为8m3混凝土运输车装载6m3混凝土时通过栈桥，8m3混凝土运输车自重14t，混凝土按2400kg/m3计算，总质量28.4t。
综合考虑慢速通过（≤5km/h）的动荷载、人行荷载、其他荷载等偶然因素影响，按最大总荷载的120%考虑极限荷载，单支极限荷载错误!未找到引用源。
，考虑混凝土搅拌运输车80%以上荷载集中在后轮，计算时按照最不利情况，以极限荷载下的点荷载作用考虑。
3.2、自重仰拱栈桥自重计算部分以净跨度计算，I25a 工字钢单位重量38.1kg/m ，单 支仰拱栈桥自重荷载错误!未找到引用源。
4．抗弯计算根据简支梁受弯结构特性，最大荷载在简支梁中心时产生最大弯矩，栈桥最大弯矩由点荷载弯矩和自重荷载弯矩两部分组成：点荷载最大弯矩错误!未找到引用源。
自重荷载最大弯矩错误!未找到引用源。
抗弯计算按照《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）中4.1.1公式M x + M y ≤ f (4.1.1) γ x W nxγy W ny式中 M x 、M y——同一截面处绕x 轴和y 轴的弯矩(对工字形截面：x 轴为强 轴，y 轴为弱轴)；W nx 、W ny ——对x 轴和y 轴的净截面模量；g x 、g y ——截面塑性发展系数；对工字形截面，g x =1.05，g y =1.20；对箱 形截面，g x =g y =1.05；f ——钢材的抗弯强度设计值。
栈桥受力检算
栈桥受力检算一、栈桥设计说明大主山隧道进口仰拱施工栈桥采用双幅I30热轧轻型工字钢拼焊而成。
单幅采用4根I30工字钢，栈桥受力检算主跨为10.5m。
二、栈桥受力检算栈桥受力检算模型依据简支梁考虑。
根据现场实际情况，通过栈桥的主要载重车辆主要为挖掘机、装载机及载重汽车，依栈桥最不利受力情况进行检算，则应当按重为40t(40kN)的满载载重汽车进行力学布载，单根工字钢受力简图及Mc影响线如下：Mc=20×2.3+20×3+10×1=116KNm根据查表得知，I30轻型工字钢截面受力几何特性为：Ix＝1.1080×10－4m4ωx=692cm31、工字钢允许应力［σ］＝300MpaMc÷ωx=(116×103 )÷(6.92×10-4)=167.6Mpa＜［σ］强度满足使用要求2、稳定性验算工字钢抗压强度设计值取215N/mm2Mx÷(φbωx)=42.75KNm÷(0.62×692cm3)=99.6N/mm2＜f=215N/mm2 稳定性满足使用要求3、刚度验算刚度验算荷载组合P=20+15.4+0.3=35.7KNQ=35.7÷10.5=3.4KNIx＝1.108×10－4m4 E=2×105Mpaf=5QL4÷(384EIx)=(5×3.4×10.54)÷(384×2×110800)＝0.0022mf＜L÷400=10.5÷400=0.02625m所以刚度满足设计荷载综上，本栈桥设计方案满足使用条件。
隧道简易仰拱栈桥设计
隧道简易仰拱栈桥设计摘要：文章介绍了纵横梁系的协同作用。
通过有限元计算，确定最终结构类型。
设计检算采用midas civil 通用有限元程序，计算的准确性主要依赖荷载、模型等的选择。
Abstract: This paper describes the synergistic effect of vertical and horizontal beam system, determines the final structure type through finite element calculations. The design and checking use the midas civil finite element program, the accuracy of calculation depends on the choice of loads and models.关键词：仰拱栈桥；梁单元；板单元；协同作用Key words: invert trestle；beam element；plate element；synergistic effect中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）10-0073-011 概述本设计为沪昆客运专线长昆湖南段9标中铁十四局项目经理部二分部使用隧道简易仰拱栈桥，为保证隧道耐久性根据《铁路隧道施工技术指南》TZ204-2008要求“仰拱或底板混凝土应整体浇注，一次成型”。
施工中为保证开挖、仰拱、衬砌流水作业。
防止仰拱施工和开挖之间的干扰，特设置栈桥跨越仰拱施工段，保证出碴车辆通行。
根据设计院施工图要求，仰拱分段长度为6~12m。
分部设计两个方案，方案1：总长22m仰拱，跨越能力为14m，能够保证12m长仰拱施工段。
方案2：总长12m，跨越能力为8m，能够保证6m仰拱施工段。
通过两种方案的检算比选，最终确定最优方案。
仰拱栈桥验算
一、概况为确保隧道施工畅通，并保证掌子面与仰拱同时施工的需要，经研究决定在施工仰拱时，临时架设一副栈桥。
从结构可靠性、经济性及施工工期要求等多方面因素综合考虑，仰拱栈桥采用8片140a工字钢作为主梁，4片为一组，两组工字钢间净距60cm工字钢上横向满铺L22螺纹钢（间距）。
设计栈桥承载不小于40吨（不含栈桥自重，隧道施工用车中最大重量为35吨）。
二、荷载分析根据现场施工需要，栈桥承受荷载主要由桥梁自重荷载q,及车辆荷载P 两部分组成，其中车辆荷载为主要荷载。
如图1所示：D图1为简便计算方法，桥梁自重荷载按均布荷载考虑，车辆荷载按集中荷载考虑。
以单片工字钢受力情况分析确定q、P值。
1、q值确定由资料查得I40a工字钢每米重，d22螺纹钢每米铺设20根，每根长，cL22螺纹钢每米铺设重。
单片工字钢自重按m计算，即q=m2、P值确定根据施工需要，栈桥要求能通过后轮重40吨的大型车辆，及单侧车轮压力为200KN单片I40a工字钢尺寸如图2:因车轮单个宽 30cm 因此必须求出车 轮中心点处最大压力 f max ，I40a 工字钢翼板 宽，每片工字钢间横向 间距为21cm 由于上方空22螺纹钢铺满桥面，因此单侧车轮同时均匀的作用于4片工字钢上。
而f 按图3所示转换为直线分布，如图4:由图4可得到f max=F/4=50KN 取50KN由于栈桥设计车辆匀速通过，车辆对桥面的冲击荷载较小，故冲 击荷载不考虑，P=50KN 三、结构强度检算由图1所示单片工字钢受力图示，已知q=m P=50KN 工字钢计算 跨径l =10m 根据设计规范，140a 工字钢容许弯曲应力 w=175MPa容许剪应力 =100MPa如单侧车轮压力由4片梁同时承受,Irl1、计算最大弯矩及剪力最大弯距（图1所示情况下）：2、验算强度正应力验算:M max /w 167.738KN m 1090cm 3153.888MPa（w 为I40a 工字钢净截面弹性抵抗矩，查表得到为1090cm ）剪力验算:由于工字钢在受剪力时，大部分剪力由腹板承受，且腹板中的剪 力较均匀，因此剪力可近似按V/（h w t w ）计算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
隧道仰拱栈桥设计计算（实例介绍）
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。
根据现场工字钢的供应情况，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。
钢材长度为工字钢标准长度12米。
净跨度按8m 进行计算，如图a 所示：
25a 工字钢
小里
程端
图a
A
B
大里程端
12m
8m 2m
2m
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（如图c ）：
图c
A
单位：cm
计算最大剪应力时，取荷载靠近支座位置（如图d ）。
图d
单位：cm
2、检算过程 （1）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 51084.06431⨯==÷⨯= 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=
故得到栈桥纵梁最大剪应力，并据此校核剪应力强度
[]MPa MPa d S Q x x 1207.198
50177
.2302.34max max =<=⨯⨯=•I •=
ττ τmax ---最大剪应力
[τ] ---钢材容许剪应力(MPa) Q ----剪力(KN)
Sxmax---最大半截面面积矩(cm3) Ix ----轴截面惯性矩(cm4) d ----腹板厚度(mm)
剪应力满足要求，此结构安全。
4））、刚度计算：
一般简支梁结构允许挠度 对挠度要求高的结构，
mm L f 20400
8400][==⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=， 对挠度要求小的结构，
mm L f 32250
8250][==⎥⎦⎤
⎢⎣⎡=， mm EI Pl f .286
5017101.24881006.5333.04853
53max
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯== [][]mm f mm f mm f 322820max max min =<=<
=
fmax —最大挠度值(mm) [f]---允许挠度值(mm) p---后轴荷载(N) L---计算跨度(m) E---弹性模量(MPa)
挠度大于要求较高的结构挠度允许值，但是考虑到栈桥为临时结构物，且最大挠度值小于要求较小的结构挠度允许值，此栈桥结构可用。