【正文】 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 第 3 章 洞門設計 洞口段地質(zhì)評價 出口 段 根據(jù)隧道縱斷面設計圖 ，出口段左洞口段隧道地表為斜坡地形，坡度入口段 20176。 入口段 入口段左洞口段隧道地表為斜坡地形，坡度入口段 20176。 洞門設計 洞門 類型選擇 隧 道進出口處地表為緩斜坡地形， 20176。因此，考慮到支護和施工上的便利，均設置明洞，左、右洞洞門形式選擇為均為端墻式洞門。 洞門端墻設置伸縮縫，每隔 10m 設置一個，縫寬 3cm，縫內(nèi)沿墻的內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻筋，填塞厚度為 20cm。 洞門建筑材料 洞門建筑材料的選擇應該符合結(jié)構(gòu)強度和耐久性的要求，同時滿足抗凍、抗?jié)B和抗侵蝕的需要。 洞門結(jié)構(gòu)計算 主動土壓力計算 立面圖見圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 圖 洞門結(jié)構(gòu)計算圖 17630tan .α? ； 80tan .ε? ； a=2m。 hhγλ[ HE002121 ?? （ ） )] 0 ([1 9 2 ???????? ? KN／ m 強身自重 墻身采用混凝土制作，由《公路隧道設計規(guī)范》 JTG D70－ 2020 表 得其容重23?? kN/m3 ,則每延米墻身自重為： dHγG ??? =23 =（ ） 抗滑動穩(wěn)定性驗算 因為地基摩擦系數(shù)為 f=， Ep=0， ΣN =G=。 基底合力偏心距驗算 26 4 6196586 56 0 850384612 4 50y .. ..N MMc ???? ???? m （ ） 16 46029 6812 222 ...cde ?????? m＜ ? m （ ） 滿足基底偏心距要求。 1 2 4 5 .8 4 62 .1 2 2 55 8 6 .9 6cy ?????? ZGM KN滿足截面強度要黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 17 求。斜坡坡度為 10176。 明洞設置 明洞基本參數(shù)設置及配筋 由于明洞圍巖級別 為 Ⅳ 級，垂直壓力和側(cè)壓力較大，故采用拱式明洞，并加設仰拱，明洞內(nèi)輪廓線與暗洞內(nèi)輪廓線一致。以利于排水。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 19 2 、 土壓力計算 圖 明洞襯砌結(jié)構(gòu)圖 （ 1） 垂直力計算 根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》 (JTG D702020)的有關(guān)計算公式及已知的圍巖參數(shù)，代入公式： s ???? ?12450 （ ） 其中： S—— 圍巖的級別，取 S=4； ω —— 寬度影響系數(shù)，由式 ω =1+i(B5)計算， B 為隧道寬度， B=+2=。λ （ ） 為了簡化計算，計算邊墻底部側(cè)壓力當作邊墻方向上的均布壓 力， ? ?242 ctan ??? πλ （ ） ? ? 0990ta n 25542 .oπ ??? 1hγγhh ????? （ ） 將回填土換算成漿砌片石， 由（ ）計算得出 換算厚度 mh ?? 由 （ ） 得出 邊墻側(cè)壓力： 3K N / ????e （ 3）內(nèi)力計算 取基本結(jié)構(gòu) 如 圖 所示 ，未知力為 1pX 、 2pX ，根據(jù)拱頂截面相對變位為 0 的條件，可以列出如下立法方程式： 00 apap2p222p211p ap1p122p111p ????? ???? ufβΔδXδX βΔδXδX （ ） 由疊加原理，墻底位移 apβ ，由 于墻底無水平位移，故 0ap?u ，代入力法方程式得： ? ? ? ?? ? ? ?00ap2p1222p21211pap1p112p21111p ?????? ?????? f βΔβfδXf βδX βΔf βδXβδX （ ） 式中 ikδ 、 ipΔ ——基本結(jié)構(gòu)的單位位移和主動荷載位移 1β ——墻底單位轉(zhuǎn)角 apβ ——基本結(jié)構(gòu)墻底的荷載轉(zhuǎn)角 f ——襯砌矢高 ① 襯砌幾何尺寸： 內(nèi)輪廓線半徑： m4351 .r ? ， ?r 內(nèi)徑所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角： ??901θ ， 1052?θ 截面厚度： ?d 外輪廓線半徑： ?R ， ?R 拱軸線半徑： ??r ， ??r 拱軸線各段圓弧中心角： ??901θ ， ??152θ ② 半拱軸線長度 S 及分段軸長 △S 分段軸線長度： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 21 ?180ii θS ? ?ri （ ） 由式（ ）得： m...πrθSm...πrθS39。39。39。39。6 6 2 808 8 3 8017055c o s1 1 6 8 209 6 5 9017055c o s1 212 111 ?????? ?????? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 23 ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?? ? m....αrrym....αrrym...αrym...αrym...αrym...αry39。39。82 86725 88020587055c os46 35609 24020587055c os07 69511 01017055c os172 88334 64017055c os149 72256 23017055c os145 47174 50017055c os182187217616515414313?????????????????????????????????????? ④ 計算位移 A 單位位移 用辛普生近似計算， 單位位移 計算列 如 表 ，由結(jié)構(gòu)力學求曲梁變位的方法得： ? ?? IΣEΔSdEIMMδ 1skiik () 表 單位位移計算表 注： —截面慣性矩， I=bh3／ 12， b 取單位長度 。39。39。42 5 455296 5 902058s in66 9 955299 5 702058s in67 3 2599 3 907055s in35 1 8593 8 107055s in828727616515???????????????????? ? ? ? ?? ? ? ?m...αry m...αry 39。7 1 7748 2 6907055s in8 0 5536 6 7107055s in6 6 8924 6 7807055s in3 7 5012 4 11 007055s in414313212111???????????????? m....aαrxm....aαrxm...αrxm...αrx39。 B 接縫中心點坐標計算： m...rra 527055205812 ????? m...αrxm...αrxm...αrxm...αrx39。1470220581431801518095698705514318090180222111???????????????? 半拱軸線長度： m...SSS 1 0 3 8111 4 7 029 6 7 8721 ????? 將半拱軸線等分為 8 段，每段軸長為： m..SΔS 3 88 0181 03 0118 ??? ③ 各分塊接縫（截面）中心幾何要素 A 與豎直軸夾角 i? i1ii Δθαα ?? ? （ ） ????????9 4 6 6131431 8 07 0 553 8 8 011 8 0111....πrΔSΔθα ? （ ） 由（ ）計算各分塊截面中心與豎曲線的夾角如下： ?????????????????????????????????????????????????679683946613733069733069946613786455786455946613839841839841946613893227893227946613946613946613143180705538801180156145134123112111...Δθαα...Δθαα...Δθαα...Δθαα...Δθαα....πrΔSΔθα39。 （ 2） 邊墻側(cè)壓力計算 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 20 ei=hi39。=22kN /m ，計算內(nèi)摩擦角 φc=55176。襯砌材料采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， C25 級混凝土 ,直徑 25mm、 HRB335 鋼筋。路面縱坡為 %，則可將超淺埋段確定為明洞。 本章小結(jié) 本章主要是根據(jù)地基基礎(chǔ)與土力學對洞門進行計算、設計，使書本知識與實踐相結(jié)合 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 18 第 4 章 明洞設計 明洞長度確定 圍巖級別為 Ⅳ 級，將超淺埋段設為明洞。 m （ ） ???? ???? N MMZ m （ ） 0. 16 4622. 21. 26 462n ????? BZe m＜ = （ ） 滿足截面偏心距要求。滿足基底壓應力要求。 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 由于墻體采用同樣的材料制作，因而認為墻體結(jié)構(gòu)均勻，重心在幾何中心，所以根據(jù)幾何關(guān)系得，自重對墻趾的穩(wěn)定力臂為： 2tan2c BαHZ ?? （ ） 12 ???? 7331x .HZ ??m （ ） 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 16 1H 為土壓力作用高度，則 ppyycy zEzEzGΣM ?????? （ ） ????? m xx0 zEΣM ?? （ ） 5 6 0 0 9 7 3 6 ??? KN 又由 H1=， ξ =， )(ω ??tan =，取 b=1m，且側(cè)壓力數(shù) ε)ω)(( ω ε)αα )(ω(λ ta nta n1ta n ta nta n1ta nta n ?? ??? ? （ ） 1 9 9 ) 1 6 (4 5 2 ) 7 6 ()1 7 6 1 6 ( ???? ????? 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 15 m..εah 61802ta n0 ????? （ ） αωah39。 表 洞門建筑材料 材料種類 工程部位 混凝土 鋼筋混凝土 片石混凝土