麗攀路防護(hù)棚洞設(shè)計.doc

1、麗攀路防護(hù)棚洞設(shè)計摘要：本文介紹了麗攀路棚洞的設(shè)計，行進(jìn)了煤車沖擊計算及Midas有限元分析計算: 有關(guān)計算過程及計算方法可供相關(guān)專業(yè)設(shè)il人員參考。關(guān)鍵詞：防護(hù)棚洞，沖擊計算，有限元分析1工程概況麗攀路下穿川煤集團(tuán)攀煤花山礦過江 運煤索道、過江纜車底部距橋面高差達(dá)40 多米，為避免運煤斗車偶然墜落對高速公路 橋梁及行車安全造成嚴(yán)重危害，故新建鋼筋 繪防護(hù)棚洞來避免。寶鼎特大橋過江纜車底 部距棚洞頂而高差38. 85m,花山特大橋過江 纜車底部距棚洞頂而高差21.4m運煤斗車 自重400Kg,滿載煤礦石后質(zhì)量為1400Kg, 重量為14KNO棚洞頂面采用厚50cm預(yù)制鋼 筋磴實心板，為緩沖撞擊

2、能疑，實心板上鋪 70cm厚礫石土墊層。結(jié)構(gòu)斷而布置圖見圖1, 有限元離散模型間圖2。圖2棚洞有限元離散模型35(01M6lWa1TCC2煤車沖擊系數(shù)的計算假設(shè)質(zhì)蜀為m的沖擊物從距梁頂而h處 自由下落，沖擊到梁頂而，根據(jù)動量泄理： Ft=mv2 -wiij 假左時間t為人=0 根據(jù)能量守恒定理:妙=%亦，靜荷載重量為7g，則沖擊系數(shù)取t=0. 05 , h取最大的一個髙差38. 85m, F二780.5KN。3預(yù)制板應(yīng)力計算預(yù)制板長8m,寬lm,假設(shè)煤車底而積 為lmxlm,預(yù)制板上面有70cm厚的礫石土墊 層，墊層重力密度取21KN/m,取預(yù)制板頂而 的受力面積為l5mxl.5m，則壓力大小

3、為 346. 9KN/m2,預(yù)制板中預(yù)埋3根工字鋼，形 成組合結(jié)構(gòu)，工字鋼高30cm,上下翼緣寬 14. 5cm,翼緣厚10. 7mm.腹板厚6. 5mm。截 而采用工字鋼外包混凝土組合截而。rrrr1H圖3預(yù)制板的加載示意圖圖4沖擊荷載作用下預(yù)制板底緣應(yīng)力 zau 卜：x(va Kg : E”g :小斗僕tMX心78. 15MPa圖10蓋梁在沖擊荷載作用下的位移(17. 2mm)撓度(mm)工字鋼底緣最大 應(yīng)力(Mpa)自重1.558. 27墊層土1.729.2沖擊力12. 8378. 15組合值16. 195.6表1預(yù)制板撓度及應(yīng)力KXCKtt(12. 7MPa)圖12蓋梁在恒載荷載作用下

4、的應(yīng)力yrwgV Ijvrwxr:jxmxx 訂Xm*X圖5沖擊荷載作用下預(yù)制板底緣位移(12. 8mm通過圖3-5計算可以看到，在沖擊荷載 和恒載的組合作用下預(yù)制板內(nèi)工字鋼底緣 的拉應(yīng)力合汁為95. 6MPa,小于普通鋼材的 屈服應(yīng)力，預(yù)制板對應(yīng)的最大位移為 16. 1mm：根拯組合結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)關(guān)系，混凝 上的應(yīng)力為鋼材應(yīng)力的1/7,此時混凝上的 計算應(yīng)力為12MPa,實際預(yù)制板下緣的混凝 上在沖擊荷載作用已經(jīng)開裂，但由于沖擊荷 載時瞬間的，混凝上在開裂以后工字鋼承受 更大的力，工字鋼的應(yīng)力沒有達(dá)到屈服強 度，工字鋼仍然在彈性范圍內(nèi)工作；混凝上 是脆性材料，抵抗沖擊荷載的能力較小，在 混凝上

5、中預(yù)埋工字鋼后形成組合結(jié)構(gòu)，鋼材 的屈服點較髙，且沖擊韌性很好，在沖擊荷 載作用下能吸收更多的能量，有效的抵抗沖 擊荷載；預(yù)制板內(nèi)設(shè)工字鋼后，在沖擊荷載 作用下鋼材的應(yīng)力只有95. 6Mpa,遠(yuǎn)小于鋼 材的屈服應(yīng)力，因此預(yù)制板的設(shè)訃能夠有效 的抵抗煤車沖擊荷載的作用。4蓋梁計算結(jié)果(8. 8MPa)表2蓋梁撓度及應(yīng)力撓度(mm)應(yīng)力(Mpa)自重13.38.8蓋梁沖擊力414.3組合值17.212.7在沖擊荷載作用下蓋梁的位移為 17.2mm,蓋梁下緣的應(yīng)力為12. 7MPa,由于 拉應(yīng)力較大，所以需要加預(yù)應(yīng)力來消除拉應(yīng) 力。5施加預(yù)應(yīng)力后蓋梁計算結(jié)果鋼束采用符合JTG01標(biāo)準(zhǔn)的15. 2亳

6、米髙強低松弛鋼絞線，瓦標(biāo)準(zhǔn)強度f二1860MPa,張拉控制應(yīng)力。二0. 75f二1395 MPa。蓋 梁的預(yù)應(yīng)鋼朿規(guī)格為12 15.2,鋼束面積 1680mm2,預(yù)應(yīng)力管道直徑0. Im,摩阻系數(shù) 取0.3,局部偏差的摩阻系數(shù)取0.0066/m, 錨具變形，鋼束回縮等變形值兩端各取 0. 006m預(yù)應(yīng)力鋼束為直線鋼朿，距跨中下緣 0.15m,跨中上緣1.05m,蓋梁底緣布置5 根，間距25cm,鋼梁長35m,鋼束長34. 6m 兩端各留出20cm用于錨封。|J II山川1ITTT1T叮丄二世圖13 1/2預(yù)應(yīng)力鋼朿布宜圖教育出版社,20192 (JTG D60-2015)公路橋涵設(shè)計通用 規(guī)范

7、S3 (JTG_3362-2018)公路鋼筋混凝丄及 預(yù)應(yīng)力混凝上橋涵設(shè)計規(guī)范S圖16施加預(yù)應(yīng)力后沖擊荷載作用下蓋梁下緣應(yīng)力表3施加預(yù)應(yīng)力后蓋梁上下緣應(yīng)力(MPa)荷載作用位置最大拉!： j最大壓應(yīng) 力沖擊荷載上緣2.213.2下緣29. 87恒載及 溫度荷載上緣0.69. 13下緣09. 1通過il算可以看出：對蓋梁施加5根 12 15.2鋼束后，在恒載及溫度荷載作用下 蓋梁下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，蓋梁上緣出現(xiàn) 0. 6MPa的拉應(yīng)力，小于混凝上的抗拉強度 值，在沖擊荷載作用下蓋梁下緣的拉應(yīng)力為 2MPa,蓋梁上緣的拉應(yīng)力為2. 2MPa,此時混 凝上已經(jīng)開裂，但沖擊荷載的作用時間短， 是瞬時的，混凝丄的開裂也是瞬時的，蓋梁 并沒有發(fā)生破壞，所以蓋梁的