忠信莊隧道洞內排水涵洞行車安全分析

毛 延 波

(中鐵十五局集團有限公司，河南 焦作 454003)

忠信莊隧道洞內排水涵洞行車安全分析

毛 延 波

(中鐵十五局集團有限公司，河南 焦作 454003)

結合忠信莊隧道案例，通過對高速公路車輛荷載及工況的選取，分析了隧道洞內排水涵洞行車的安全性，并對數值模擬結果進行了研究，得出了一些有價值的結論，對保證隧道運營期間的安全具有重要意義。

隧道，排水涵洞，車輛荷載，行車安全

0 引言

忠信莊隧道是磐(安)新(昌)線窈川至萬蒼段改建工程的重點工程。根據公路隧道設計規范規定[1，2]，隧道洞內路面兩側應設置縱向和橫向排水溝(見圖1)，引排運營清潔水，消防水及其他廢水[3-5]。而隧道施工結束進入營運維護階段，隧洞內的排水涵道是不可見的，車輛往往行駛到排水涵道頂蓋上面，因此分析在車輛荷載作用下，排水涵洞是否處于安全狀態非常必要。本文車輛荷載的選取均依據《中國汽車車型手冊》和中國工業與信息化部頒布的《車輛生產企業及產品公告》，因此車輛荷載的選取具有合理的代表性。然后根據最不利原則，運用數值分析方法得出計算結果，并對計算結果進行分析，得出忠信莊隧道排水涵洞行車安全性分析結果。

1 高速公路車輛荷載及工況選取

依據《中國汽車車型手冊》和中國工業與信息化部頒布的《車輛生產企業及產品公告》，并根據各車型出現的頻數進行加權平均，然后選取與各參數的加權平均值最為接近的車型作為該車輛類型的代表車型，同時結合高速公路管理部門車型劃分標準，對比調查中出現的車型，結合車輛軸數、輪數、軸距、軸重、車重等數據，將高速公路車輛荷載劃分為五大類，共17個車型，如表1所示。

表1 高速公路交通車型及荷載分類

為驗算隧道洞內排水涵洞行車安全，根據上述高速公路車型及荷載資料，選取單輪最大荷載3 500 kg(9型及15型，7 000 kg/2)、雙輪最大荷載5 750 kg(17型，11 500 kg/2)；此外，為便于計算，單輪寬度取200 mm，按照最不利受荷原則，選取荷載工況如圖2所示。

2 數值計算結果及分析

2.1 數值計算結果

根據上述排水涵洞處車輛荷載大小和分布狀況，運用數值分析，得到各工況情況下涵洞處應力云圖，限于篇幅僅列出單輪工況一的應力云圖如圖3所示，各工況下應力計算結果見表2。

表2 隧洞內排水涵洞計算結果 MPa

2.2 計算結果分析

通過以上計算結果，可以得出以下結論：

1)由表2可知，各工況下排水涵洞主應力由小到大的順序依

次為：單輪工況一<單輪工況二<單輪工況三<雙輪工況一<雙輪工況二；

2)雙輪情況下的主應力值要大于單輪情況下的應力值；

3)結合圖2中單輪情況下荷載作用位置可知：隨著荷載作用位置距離排水涵洞中心越近，主應力值越大。

3 結語

本文以忠信莊隧道為例，通過合理選取車輛荷載，運用數值分析的方法分別得出了單輪和雙輪兩種情況下，不同荷載作用位置時的隧道排水涵洞頂蓋主應力的大小，計算結果及方法不僅可以分析運營期間排水涵洞的安全性，還可以為相似在建工程的排水涵洞設計與施工提供寶貴經驗。

[1] 關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京:人民交通出版社，2003：370-389.

[2] JTG D70—2004，公路隧道設計規范[S].

[3] JTG/TD 33—2012，公路排水設計規范[S].

[4] GB 50108—2008，地下工程防水設計規范[S].

[5] 公延榮.高速公路隧道防排水技術探討[J].甘肅科技,2013,29(14)：67-68.

Analysis on drainage culvert traffic safety of Zhongxinzhuang tunnel

Mao Yanbo

(ChinaRailway15thBureauGroupLimitedCompany,Jiaozuo454003,China)

Combining with Zhongxinzhuang tunnel case, through the selection of highway vehicle load and condition, analyzed the security of tunnel drainage culvert driving, and researched the numerical simulation results, obtained some valuable conclusions, had important reference for the safety during tunnel operation period.

tunnel, drainage culvert, vehicle load, traffic safety

2015-01-23

毛延波(1977- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)10-0176-02

U453.6

A