某铁路隧道入口雨棚设计

摘要：某高速铁路隧道入口雨棚工程，对该雨棚钢结构的设计进行分析总结。介绍设计的主要原则、荷载取值及组合、梁截面设计、柱截面设计、承载能力极限状态设计及正常使用极限状态的计算结果，同时考虑高速列车通过时列车风对结构的影响。本工程应用空间钢结构软件

3D3S对结构进行分析。

关键词：隧道入口雨棚 列车风 钢结构 结构分析

ABSTRACT：A project of high-speed railway’s tunnel entrance canopy, the design of the canopy steel structure analysis and summary. Introduce the main principles of design, value and composition of the load, beam design, column cross-section design, bearing capacity limit state and limit state design calculations, taking into account the high-speed train when the train winds through the impact on the structure. A spacial structural analysis is conducted on the whole building using aprogram of 3D3S.

Key words: tunnel entrances canopy train windsteel structuresstructural analysis

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

本工程雨棚位于某铁路隧道入口处，为防止雨水倒灌入隧道内而设置，入口处雨棚全长260m，纵向共45榀，雨棚跨度18m，柱间距6m， 其平面图见图1，剖面图见图2。

图1：

图2：

2 结构形式

雨棚采用楔形变截面工字钢梁，焊接箱型柱。钢梁为弧形，详见图4

图3：

3结构设计荷载与工况组合

3.1设计主要原则

建筑结构的安全等级为二级，结构的设计使用年限50年，抗震设防类别为标准设防类（丙类）。

3.2设计荷载与工况

雨棚设计考虑的主要荷载包括：

恒荷载、活荷载、雪荷载、自然风荷载、列车风荷载和地震作用。

（1）恒荷载：0.6kN/㎡

（2）活荷载：0.5kN/㎡

（3）自然风荷载：基本风压为0.5kN/㎡(重现期为50年)，地面粗糙度B类。

（4）列车风荷载：按模拟列车风洞试验的结果取值。

（5）地震作用; 抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计地震分组为第一组,I类场地

（6）风荷载体形系数按建筑结构荷载规范第28页表7.3.1第4项要求取值

3.3荷载组合

根据规范要求分别按承载力极限状态和正常使用极限状态进行设计

考虑的荷载主要组合有：

1.2恒载+1.4活载

1.2恒载+1.4活载+1.4×0.6自然风荷载

1.2恒载+1.4活载+1.4*0.6列车风荷载+1.4×0.6自然风荷载

1.2恒载+1.4自然风荷载

1.2恒+1.4自然风荷载+1.4×0.7活荷载

1.35恒载+1.4×0.7活载

1.35恒载+1.4×0.7活载+1.4×0.6自然风荷载

1.35恒载+1.4×0.7活载+1.4×0.7列车风荷载+1.4×0.6自然风荷载

1.35恒+1.4×0.7活荷载+1.4×0.6自然风荷载

1.2（恒+0.5活载）+1.3地震；

1.2（恒+0.5活载）+1.3地震+1.4×0.2风荷载

1.2（恒+0.5活载）+1.3地震+1.4×0.2风+1.4*0.1列车风荷载

1.0恒荷载+1.0活荷载+0.6风荷载

4结构设计计算

4.1结构计算模型

采用空间钢结构软件3D3S对结构进行分析进行结构计算，计算整体模型（仅建5榀）见图4

图4：

模型中檩条与屋面梁铰接，刚架钢梁和纵向钢梁与钢柱刚接，刚接柱与基础刚接，模型主要构件断面尺寸为：钢柱：口500x500x18x18；钢梁：H550~750x400x12x18；檩条：H300x200x6x8

柱间支撑：H300x300x8x12，材料均采用Q235D级钢材。

4.2考虑温度应力作用采取的措施

雨棚长度均超过规范规定的长度120m要求，因此在雨棚纵向每120m在檩条和纵向钢梁上设置长圆孔，从而消除温度变化时结构变形产生的影响。

4.3强度、刚度及结构稳定性验算

基本组合下（考虑恒载、活载和自然风荷载及列成风荷载组合）刚架的最大应力比为：

强度应力比：0.77，平面内整体稳定应力比：0.80，平面外整体稳定：0.84，平面内抗剪应力比：0.30

梁的平面外稳定通过嵌于钢梁之间的檩条和纵向水平支撑来保证，柱的平面外稳定通过纵向刚接钢梁和柱间支撑来保证，檩条在自然风和列车风风压下的平面外稳定通过双层拉条来保证。檩条在考虑恒载、活载、自然风荷载和列车风荷载共同作用下的计算应力比为0.80，柱按压弯构件验算稳定，平面外计算长度系数为取1.0。

5结论

本工程处在隧道出入口处列车通过时的时速较高列车风对结构的影响很大，雨棚刚架在考虑列车风作用时最大应力比0.84，在设计此类建筑时应充分考虑列车风的影响，保证结构在列车高速通过时的安全性。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。