东沟隧道18米仰拱栈桥设计方案.doc

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

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
工程名称里程长度(m)围岩级别(m)Ⅲ级Ⅳ级Ⅴ级明洞东沟隧道左洞ZK4+306～K5+9371631387/23%538/33%671/41%35右洞K4+319～K5+9551636230/14%700/42%669/41%371、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12m，距开挖掌子面40～100m。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
设备名称空载重量
（t）重载重量
（t）行走宽度
（mm）轮胎宽度
（cm）轮距净宽
（mm）ZL50装载机16.3621.36278059.692160红岩自卸车12.540250028.321860砼运输车13.3525249828.321860PC240挖掘机23.1252980（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28t。
（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2.15m,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：

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：

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=554.73KN.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+68.6×12.7/1