忠信庄隧道洞内排水涵洞行车安全分析

毛 延 波

(中铁十五局集团有限公司，河南 焦作 454003)

忠信庄隧道洞内排水涵洞行车安全分析

毛 延 波

(中铁十五局集团有限公司，河南 焦作 454003)

结合忠信庄隧道案例，通过对高速公路车辆荷载及工况的选取，分析了隧道洞内排水涵洞行车的安全性，并对数值模拟结果进行了研究，得出了一些有价值的结论，对保证隧道运营期间的安全具有重要意义。

隧道，排水涵洞，车辆荷载，行车安全

0 引言

忠信庄隧道是磐(安)新(昌)线窈川至万苍段改建工程的重点工程。根据公路隧道设计规范规定[1，2]，隧道洞内路面两侧应设置纵向和横向排水沟(见图1)，引排运营清洁水，消防水及其他废水[3-5]。而隧道施工结束进入营运维护阶段，隧洞内的排水涵道是不可见的，车辆往往行驶到排水涵道顶盖上面，因此分析在车辆荷载作用下，排水涵洞是否处于安全状态非常必要。本文车辆荷载的选取均依据《中国汽车车型手册》和中国工业与信息化部颁布的《车辆生产企业及产品公告》，因此车辆荷载的选取具有合理的代表性。然后根据最不利原则，运用数值分析方法得出计算结果，并对计算结果进行分析，得出忠信庄隧道排水涵洞行车安全性分析结果。

1 高速公路车辆荷载及工况选取

依据《中国汽车车型手册》和中国工业与信息化部颁布的《车辆生产企业及产品公告》，并根据各车型出现的频数进行加权平均，然后选取与各参数的加权平均值最为接近的车型作为该车辆类型的代表车型，同时结合高速公路管理部门车型划分标准，对比调查中出现的车型，结合车辆轴数、轮数、轴距、轴重、车重等数据，将高速公路车辆荷载划分为五大类，共17个车型，如表1所示。

表1 高速公路交通车型及荷载分类

为验算隧道洞内排水涵洞行车安全，根据上述高速公路车型及荷载资料，选取单轮最大荷载3 500 kg(9型及15型，7 000 kg/2)、双轮最大荷载5 750 kg(17型，11 500 kg/2)；此外，为便于计算，单轮宽度取200 mm，按照最不利受荷原则，选取荷载工况如图2所示。

2 数值计算结果及分析

2.1 数值计算结果

根据上述排水涵洞处车辆荷载大小和分布状况，运用数值分析，得到各工况情况下涵洞处应力云图，限于篇幅仅列出单轮工况一的应力云图如图3所示，各工况下应力计算结果见表2。

表2 隧洞内排水涵洞计算结果 MPa

2.2 计算结果分析

通过以上计算结果，可以得出以下结论：

1)由表2可知，各工况下排水涵洞主应力由小到大的顺序依

次为：单轮工况一<单轮工况二<单轮工况三<双轮工况一<双轮工况二；

2)双轮情况下的主应力值要大于单轮情况下的应力值；

3)结合图2中单轮情况下荷载作用位置可知：随着荷载作用位置距离排水涵洞中心越近，主应力值越大。

3 结语

本文以忠信庄隧道为例，通过合理选取车辆荷载，运用数值分析的方法分别得出了单轮和双轮两种情况下，不同荷载作用位置时的隧道排水涵洞顶盖主应力的大小，计算结果及方法不仅可以分析运营期间排水涵洞的安全性，还可以为相似在建工程的排水涵洞设计与施工提供宝贵经验。

[1] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社，2003：370-389.

[2] JTG D70—2004，公路隧道设计规范[S].

[3] JTG/TD 33—2012，公路排水设计规范[S].

[4] GB 50108—2008，地下工程防水设计规范[S].

[5] 公延荣.高速公路隧道防排水技术探讨[J].甘肃科技,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，助理工程师

1009-6825(2015)10-0176-02

U453.6

A