【正文】 。 （ 6）應結(jié)合公路等級、隧道長度、施工方法、工期和營運要求，對隧道內(nèi)外排水系統(tǒng)、消防結(jié)合系統(tǒng)、輔助通道、棄渣處理、管道設施、交通工程措施、環(huán)境保護等作綜合考慮。 （ 3）隧道路面橫坡 當隧 道為單向交通時，應取單面坡，當隧道為雙向交通時，可取雙面坡，坡度應根據(jù)隧道的長度，平、縱線形等因素綜合分析確定，一般可采用 %─ %。 （ 6）公路隧道的建筑限界 公路隧道的建筑限界 ， 不僅要提供汽車行駛的空間，還要考慮汽車行駛的安全、快捷、舒適和防災，因此要求設計中應充分研究各種車道的與公路設施之間所處的空間關系，任何部件（包括通風、照明、安全、監(jiān)控和內(nèi)裝飾等附屬設施）均不得侵入隧道建筑限界之內(nèi)。 圖 兩車道的 100km/h內(nèi)輪廓圖（有仰拱） 隧道緊急停車帶設計 雖然 該隧道屬于 短 隧道， 根據(jù) 《公路隧道設計規(guī)范（ JTG D702020） 》的規(guī)定 在隧道中應 可不 設置緊急停車帶 ，但為了保險起見，該隧道設置緊急停車帶一道 。 風機產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣的集中排放均應符合環(huán)保的有關規(guī)定。 co設計濃度 （ 1）采用全橫向通風方式與半橫向通風方式時， co設計濃度可按下表 1 取值；采用縱向通風方式時， co 設計濃度可按表 1所列各值提高 50ppm 取值。 （ 3）人車混合通行的隧道，長度不宜超過 2020m，其 co設計濃度應按表 2取值。 （ 3）隧道內(nèi)進行養(yǎng)護維修時，應按現(xiàn)場實際煙霧濃度不大于 m1考慮。 （ 3）在雙向交通隧道中，上坡較長方向的交通量按設計交通量的 60%進行計算。 （ 4）隧道壁面摩阻損失系數(shù)及入口損失系數(shù)應根據(jù)隧道或風道的斷面當量直徑或壁面糙率以及風道結(jié)構(gòu)形狀等取值，當為混凝土壁面時常用損失系數(shù)可按表 4 取值。 （ 7）應針對計算行車速度以下各工況車速分別計算汽車交通通風力。隧道洞口（出口）隧道圍巖級別為Ⅳ級巖性為強風化下帶～弱風化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育， 巖質(zhì)較硬，完整性差 。根據(jù)洞門所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件，遵從 “ 早進洞，晚出洞 ” 的設計原則，并考慮洞門的實用、經(jīng)濟、美觀等因素，因此本隧道使用 翼 墻式洞門 ?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不小于 ，嵌入巖石地基的深度不小于；基底標高應在最大凍結(jié)線以下不小于 。 洞門結(jié)構(gòu)設計計算 洞門類型選擇 本隧道進口端和出口端洞口圍巖基本相同，為Ⅳ級圍巖，地質(zhì)狀況一般，擬采用翼墻式洞門。 檢算條帶“Ⅰ” Ⅰ 圖 XXX 公路隧道設計 16 壓力的計算 （ 1）各項物理學指標 060?? 24?? KN/m3 f= ?? ?? ?? Mpa 水泥砂漿砌片石 322 /a kN m? ? （ 2）土壓力系數(shù) )(? 的計算： )t a nt a n1(t a n)t a n1(t a n )t a nt a n1)(t a n)( t a nt a n)( t a nt a n1(t a nt a nt a nt a n 222????? ??????????? ??? ??????? ???? ??????? ?? )()tantan1)(t a n( )tantan1)(tan(t a n ?? ????? ??? ???? ????? （ 3）土壓力的計算： 2/ mKNHH ????? ??? mKNHE / 22 ?????? ?? mKNHbG / ????? ? 2 穩(wěn)定性及強度的檢算： （ 1） 傾覆穩(wěn)定的驗算： mmKNM y /)( ??????? mmKNM /0 ????? ???? ?? MMK y 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。 檢算條帶“Ⅱ” 1 土壓力的計算： 由以上計算知： ?? ????? ??? HH 22 ???????? ?? HE ??????? HbG ? 2 墻身截面偏心的驗算： ,23)3121( ?????? HEM 偏心距 be ?????? NMeb 滿足墻身截面偏心的要求。 2020 屆土木工程專業(yè)學位畢業(yè)設計 (論文 ) 19 第五章 隧道洞身初期支護設計 支護形式的選擇及參數(shù)確定 由于 該公路 隧道為高速公路隧道，隧道洞 口處 圍巖級別為 Ⅳ 級，隧道洞身圍巖為 Ⅳ 、Ⅲ 、Ⅱ 級圍巖，其中 Ⅳ 級圍巖分布在隧道進出口段長度為 35m范圍內(nèi) ， Ⅲ 級圍巖長度為90m， Ⅱ 級圍巖長度為 155m， Ⅳ 級 圍巖一般無自穩(wěn)能力成洞條件差 可能 發(fā)生中大塌方，Ⅲ 級圍 巖自穩(wěn)能力差成洞條件 較好 ， 可能會出現(xiàn) 小塌方 ，Ⅱ 級圍巖自穩(wěn)能力 較好 成洞條件 較好 。 錨噴支護的一般規(guī)定 （ 1）錨噴支護的設計，宜采用工程類比法，必要時應結(jié)合監(jiān)控量測法及理論驗算法。 （ 4）對Ⅳ、Ⅴ級圍巖中毛洞跨度大于 5m 的工程，除應按照本規(guī)范表 的規(guī)定選擇初期支護的類型與參數(shù)外，尚應進行監(jiān)控量測，以最終確定支護類型和參數(shù)。 圍巖分級表（見下規(guī)范表 ）中的巖體強度應力比的計算應符合下列規(guī)定： （ 1）、當有地應力實測數(shù)據(jù)時： 1?rVm fKS ? 式中 Sm— 巖體強度應力比； rf — 巖體單軸飽和抗壓強度（ Mpa）； KV— 巖體完整性系數(shù)； 1? — 垂直洞軸線的較大主應力（ KN/m2）； （ 2）、當無地應力實測數(shù)據(jù)時： H???1 式中 ? — 巖體重力密度（ KN/m3）； H— 隧洞頂覆蓋層厚度（ m）； 2020 屆土木工程專業(yè)學位畢業(yè)設計 (論文 ) 21 XXX 公路隧道設計 22 2020 屆土木工程專業(yè)學位畢業(yè)設計 (論文 ) 23 XXX 公路隧道設計 24 工程類比法公路隧道錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架的相關參數(shù)見下規(guī)范表 （摘自《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》（ GB500862020））?？紤]到 錨桿的襯托，各級圍巖均 采用鋼拱架支護具體見表 。 隧道圍巖壓力計算過程中，應符合以下原則： （ 1）本規(guī)定適用于鉆爆法施工的隧道，采用其他施工方法建設的隧道可參考采用。 埋深較淺的隧道可只計入圍巖的松散壓力；埋深較大的隧道不僅應計入圍巖的松散壓力，而且應計入圍巖的形變壓力；連供隧道、小凈距隧道可不計入形變壓力。 Ⅳ級圍巖垂直均布壓力的計算： 由 )5(1 1???????tsBihhq??? 的Ⅳ級圍巖的垂直均布壓力 q的值； 由相關數(shù)據(jù)的： )5(1 ??? tBi? =1+（ 135） XXX 公路隧道設計 30 = ? ??? sh = 23 = m hq ?? =21 = KN/m2 Ⅳ級圍巖水平均布壓力的計算： 由 qe ?? 得Ⅳ級圍巖水平均布壓力值； 拱頂水平壓 力： qe ?? = = KN/m2 邊墻底部水平壓力： )( td Hqe ?? ?? =（ +21 8） = KN/m2 為了計算的方便和保證圍巖的穩(wěn)定與安全，Ⅳ級圍巖的水平均布壓力采用一種值 KN/m2進行計算。 該原理的基本假定：隧道支護結(jié)構(gòu)是放置在彈性地基上的梁，梁在地層壓力作用下將產(chǎn)生向地基方向的變形，地基將給梁以反作用力 (即彈性抗力 )，彈性抗力的大小和分布形式可根據(jù)不同的假定來得到，在本設計中，我們采用局部變形理論 (即溫克爾假定 )：認為地基可以看成由無限多個各自孤立的彈簧構(gòu)成，梁放在彈簧上，地基的沉降即相當彈簧壓縮 ，彈簧常數(shù)即相當于彈性壓縮系數(shù)，通過這一假定后，可以計算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進行截面設計。 利用 Ansys 有限元分析結(jié)果圖主要有：彎矩圖、軸力圖。 配筋計算 （ 1）結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋 計算： 矩形截面的配筋計算： M=136891N39。0 sssc m d ahAfxhbxfeN ????? ； 公式中： si ahee ???? 20? 352365483 ??? ? bf Nx cmd ?? ?? ? 則 mmhx 0 03 6 0 ???? 且 39。 syc m ds ahf xhbxfNeA ? ??? 式中： mNNe ???? 1 9 7 0 3 5 0 3 1 2 5 0 6 2020 屆土木工程專業(yè)學位畢業(yè)設計 (論文 ) 41 MPafcm ? ； ? ?)35365(188 , ?? ????????SA 0 2m in mmbh ????? 顯然有： bhAs min, ?? 但根據(jù)規(guī)范要 求，鋼筋混凝土的配筋不得小于規(guī)定得最小配筋（構(gòu)造配筋）。 設縱向受拉鋼筋的面積為 As′ （離軸力 N 比較近）； 離軸力比較遠的鋼筋面積為 As；都采用 Q235； 根據(jù)平衡方程得： sysyc m d AfAfbxfN ??? 39。039。 039。 ???? 所以 x=70mm 聯(lián)解以上方程得： )( )( 39。； )(39。 滿足要求！ （ 2）結(jié)構(gòu)承受最大負彎矩的配筋計算 混凝土 C25，偏心受壓， Q235 鋼 材 Mmax＝ 144396N039。)2( 39。 b=1000mm， h=400mm， mmaa ss 35??? ，采用 C25的混凝土 mmahh s 365354000 ????? 1初始偏心距 e0: .4383125061368910 mmNMe ??? mmhmme 0 93 6 8 3 00 ????? 所以不考慮附加偏心矩的影響， 0?ae ； 此時的初始偏心矩為： mmeee ai 4830 ??? ； 根 據(jù)所取的計算模型，因為 ???hl 所以取偏心矩增大系數(shù) ?? ； 2配筋計算： 由 1的計算可知：偏心距： mmee ii 483???? ； 大小偏心距的判別：按《公路隧道設計規(guī)范》（ JTG D70— 2020）有： mmhmmee ii 0 ????? ? 所以按大偏心計算。 m；軸力為 N=312506N； 最大負彎矩為 M=144396N其有限元模型如下圖所示： 圖 有限元模型圖 注意：為了使模型的計算結(jié)果盡可能的與實際情況的結(jié)果相近，用桿單元模擬圍巖抗力時要注意桿單元是只能受壓，是不能受拉的；因此，在模型建立和計算時要把受拉的桿單元全部去掉，最后的結(jié)果是 桿單元是全受壓的。 埋置深度的計算 Ⅲ級圍巖埋置深度的計算 深埋、淺埋隧道分界深度 : HQ= 2020 屆土木工程專業(yè)學位畢業(yè)設計 (論文 ) 31 = = m Ⅳ級圍巖埋置深度的計算 深埋、淺埋隧道分界深度 : Hq= = = m 由設計任務書可知，該公路隧道均為深埋隧道。 Ⅲ級圍巖荷載計算 根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》（ JTG D70— 2020） 和《公路隧道設計細則》（ JTG – T D70— 2020）的經(jīng)驗公式計算圍巖的垂直均布壓力 q和水平均布壓力 e。在對初期支護或二次襯砌進行內(nèi)力計算時，應采用適當?shù)姆椒ㄟM行荷載分配，確定該支護層相應的計算荷載。 圍巖壓力計算的一般規(guī)定 作為在隧道支護結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力為松散壓力、形變壓力、膨脹壓力以及沖擊壓力等。考慮該隧道為高速公路隧道，隧道圍巖地質(zhì)條件和施工條件，按《公路隧道設計規(guī)范》（ JTG D702020）設計噴射混凝土內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)。 （ 6）對圍巖整體穩(wěn)定性驗算，可采用數(shù)值解法或解析解法；對局部可能失穩(wěn)的圍巖塊體的穩(wěn)定性驗算，可采用塊體極限平衡方法。 （ 3）錨噴支護施工設計階段，應做好工程的地質(zhì)調(diào)查工作，繪制地質(zhì)素描圖或展示圖，并標明不穩(wěn)定塊體的大小及其出露位置。 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級圍巖的初期支護設計 Ⅳ級圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 Ⅳ 級圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 可按下式進行計算，計算結(jié)果為： 1 ?????????? edrB m ????????? edrHH m 式中： 1 r — 拱部圓弧半徑； d— 襯砌厚度預估為 ； e— 預留變形量取為 ； 1H— 路面至起拱線的高度 。 檢算條帶“Ⅲ” 1 土壓力的計算 由以 上計算知 ?? ????? ??? HH ????? HH HH ?? 11 1 ???????? HE H? )()(22 1 ???????????? HE H? 21 EEE ?? ??? ???