【正文】 ggAA? = 2268mm 0 因此按照構(gòu)造配筋， gA = 200g 0 .2 1 0 .3 5 0 .2 0 .0 0 1 mA b h? ? ? ? ? ?=700 2mm 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 則選用 HRB335418? (1018 2mm ) 單元 29 配筋計(jì)算 wR = aR = ? ? = ? 設(shè) a =40mm、 a? =40mm， 則 0h =h? a =350－ 40=310mm KN=? 380KN=912KN x=w912022 3 2 . 428100000 1. 0KNRb ???mm 0h =? =170 因此是大偏心， x = 39。aa? =40mm，則 0h h a?? =35040=310mm，39。 表 54 斷面 2 的襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖參數(shù)表 結(jié)構(gòu)及圍巖 容重 ( 3kN/m ) 彈性抗力系數(shù) (MPa/m ) 彈性模量 (GPa ) 泊松比 C35鋼筋混凝土 25 31． 5 Ⅴ級(jí)圍巖 19 150 利用 ANSYS 進(jìn)行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖分別如下： 圖 54 Ⅴ級(jí)圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 55 Ⅴ級(jí)圍巖彎矩圖 圖 56 Ⅴ級(jí)圍巖軸力圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 表 55 Ⅴ 級(jí)圍巖所有點(diǎn)的內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度檢算結(jié)果 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 抗壓抗裂強(qiáng)度驗(yàn)算 1 +03 +05 +00 1 2 +02 +05 +00 1 3 +03 +05 +00 1 4 +04 +05 1 5 +04 +05 1 6 +04 +05 3 7 +04 +05 3 8 +04 +05 3 9 +04 +05 1 10 +04 +05 3 11 +04 +05 1 12 +03 +05 +00 1 13 +03 +06 +00 1 14 +03 +06 +00 1 15 +03 +06 +00 1 16 +03 +06 +00 1 17 +04 +06 +00 1 18 +03 +06 +00 1 19 +04 +06 +00 1 20 +04 +06 1 21 +05 +06 3 22 +05 +06 3 23 +04 +06 1 24 +04 +05 1 25 +04 +05 +00 1 26 +04 +05 1 27 +04 +05 3 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 31 +04 +05 3 32 +04 +05 1 33 +04 +05 +00 1 34 +04 +06 1 35 +04 +06 1 36 +05 +06 1 37 +05 +06 3 38 +04 +06 1 39 +04 +06 +00 1 40 +03 +06 +00 1 41 +04 +06 +00 1 42 +03 +06 +00 1 43 +03 +06 +00 1 44 +03 +05 +00 1 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 續(xù)表 45 +04 +05 +00 1 46 +03 +05 +00 1 47 +04 +05 3 48 +04 +05 3 49 +04 +05 1 50 +04 +05 3 51 +04 +05 3 52 +04 +05 3 53 +04 +05 1 54 +04 +05 1 55 +03 +05 +00 1 56 +02 +05 +00 1 強(qiáng)度檢算 1抗壓合格 2抗壓不合格 3抗拉合格 4抗拉不合格 襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 原理 隧道襯砌為雙線復(fù)合式襯砌，參照《公路隧道隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》按破損階段法及允許應(yīng)力法檢算隧道結(jié)構(gòu)截面。 垂直壓力和水平壓力計(jì)算如下： 24 24 75 .57 6 kN /mqqh?? ? ? ? 12 0 . 1 5 0 . 1 5 7 5 . 5 7 6 1 1 . 3 3e e q? ? ? ? ? Ⅴ級(jí) 圍巖壓力計(jì)算 此斷面位于 位于木沖高速公路隧道 左 線 ZK20+765 處 ，埋深 ，隧寬 ，隧高 ，圍巖容重為 19kN/m，計(jì)算時(shí)取縱向單位寬度的一環(huán)。公路隧道的建筑限界如圖 41 包括車道、路肩、路緣帶、人行道等寬度，以及車道人行道的凈高。 Ⅳ級(jí) 圍巖 ZK20+740～ ZK20+800 段、 ZK21+085～ ZK21+140 段、 ZK21+650～ ZK21+725 段，ZK22+500～ ZK22+550 段、 ZK23+675～ ZK23+725 段、 ZK24+140～ Zk24+184 段，共 334m； Ⅳ級(jí) 圍巖為微風(fēng)化 (局部弱風(fēng)化 )砂巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，呈互層或夾層出現(xiàn)，受地質(zhì)構(gòu)造影響很嚴(yán)重，裂隙很發(fā)育，呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，多位于斷層、褶皺帶。 巖溶發(fā)育特征 區(qū)內(nèi)上泥盆統(tǒng)榴江組 (D3 l)為灰?guī)r，巖石裂隙較發(fā)育，但多被泥炭質(zhì)充填，在ZK79號(hào)鉆孔施工過程中均全部返水，說明巖溶發(fā)育程度較弱。隧道區(qū)地勢(shì)較高，中 部一帶南北向山體構(gòu)成區(qū)段內(nèi)東西向分水嶺。 下泥盆統(tǒng)蓮花山組 (D1l)： 分布于木沖以西至斷層 F2間地段，其上與那高嶺組整合接觸，其下因 F2斷層逆掩上沖而覆蓋于上泥盆統(tǒng)榴江組之上?！?120186。 微風(fēng)化帶在 ZK10 和 ZK12號(hào)孔均有揭露到，巖性主要為砂巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r及頁巖?！?290176。在賀州洞口區(qū)一帶的 ZK10～13號(hào)鉆孔揭露厚度為 ～ ?！?20186?！?50186?！?35186。 斷層： 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和地面調(diào)查及綜合初勘物探勘察出現(xiàn)明顯的異常特征推斷，設(shè)計(jì)隧道經(jīng)過區(qū)段內(nèi)有 2條區(qū)域性斷層 (F F2)和 2條次級(jí)斷層通過。中部偏西方向?yàn)閯兾g侵蝕較深的近南北向木沖溝谷。隧道建筑 限界寬為 米，緊急停車帶處斷面加寬 米，高為 5 米，采用單心圓斷面，半徑為 R= 米，最大埋深為 357米。包括計(jì)算模型的確定，荷載取值，計(jì)算結(jié)果與分析，襯砌配筋，強(qiáng)度及裂縫寬度計(jì)算。 18951906已經(jīng)出現(xiàn)了長 。隨著公路隧道長度的不斷增加，設(shè)計(jì)、施工和管理的難度也逐漸增加。由于隧道造價(jià)較高，運(yùn)營管理相對(duì)復(fù)雜，所以各地 對(duì)隧道建設(shè)都十分重視。 在山區(qū)或半山區(qū)修筑的公路，由于過去公路建設(shè)資金嚴(yán)重短缺，多以盤山公路為主。地形西高東低，自西向東呈現(xiàn)階梯下降。隧道的 主要 施工方法：隧道采用新奧法施工，以噴射混凝土錨桿作為主要的支護(hù)手段，通過檢測(cè) 控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。 首先 依據(jù)工程要求和設(shè)計(jì)規(guī)范確定隧道斷面，然后根據(jù)“荷載 結(jié)構(gòu)”法通過ANSYS 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度檢算，根據(jù)檢算結(jié)果配筋。改革開放以來，我國將交通運(yùn)輸列為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。第三階梯主要以平原、丘陵和低山地貌為主。因此，在高等級(jí)公路迅速發(fā)展的帶動(dòng)下，作為公路重要組成部分的公路隧道石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 也迎來了規(guī)?？涨暗慕ㄔO(shè)熱潮。到 1996 年底，我國建成的的山嶺公路隧道為 3160m，即中梁山隧道。起戰(zhàn)法國的馬爾 派斯運(yùn)河隧道，建于 16781681 年長 157m 他可能是暈火藥開鑿的最早用火藥開鑿的航運(yùn)隧道。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 19 世紀(jì)初歐洲的法意瑞士等國就已在山區(qū)修建公路隧道， 2022 年初投入運(yùn)營的挪威西部的拉達(dá)爾隧道長 。 3．掌握調(diào)查研究，理論分析，設(shè)計(jì)計(jì)算等學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成即能獨(dú)立思考，又能相互密切合作的態(tài)度 4．對(duì)一般公路隧道設(shè)計(jì)內(nèi)容，組成及施工方法有比較全面的了解?！?30186。隧道區(qū)受 地質(zhì)構(gòu)造的影響較嚴(yán)重，局部很嚴(yán)重，推測(cè)該斷層在隧道地段內(nèi)可能會(huì)形成數(shù)米至十多米的擠壓破碎 (裂 )帶。在測(cè)區(qū)外賀州口北邊去木沖山路下的山溝中，可見該斷層影響帶的構(gòu)造形跡，郁江組 (D2y)地層中的灰?guī)r被擠壓呈透鏡體并被黑色碳質(zhì)泥質(zhì)物充填，兩側(cè)地層明顯缺失，中泥盆統(tǒng)郁江組 (D2y)逆沖在下侏羅統(tǒng)石梯組 (J1s)之上。其共同特點(diǎn)是，剖面上斷層通過點(diǎn)出現(xiàn)明顯的綜合物探異常，推斷為性質(zhì)不明的隱伏斷層。之間，傾向北西，傾角 60186。出露地層有第四系 (Q)、侏羅系下統(tǒng)石梯組 (J1s)、泥盆系上統(tǒng)榴江組 (D3l)、中統(tǒng)郁江組 (D2y)、下統(tǒng)那高嶺組 (D1n)及蓮花山組 (D1l)。中部為灰色、灰白色、灰綠色厚層長石石英砂巖，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，偶含 1～ 2mm長石、石英礫，呈半滾圓～滾圓狀，原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化較深，呈灰白色砂土狀。其中 ZK1 ZK13 號(hào)孔揭露到強(qiáng)風(fēng)化頁巖夾砂巖，厚 ～ ，在ZK10號(hào)孔揭露到 厚的強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。底部為灰～深灰色、灰綠色厚層狀砂巖、泥質(zhì)砂巖夾中厚層狀頁巖，偶夾薄層灰?guī)r；中部為灰色，深灰色，綠色砂質(zhì)頁巖，夾灰色中厚層泥質(zhì)砂巖；頂部為紫紅色厚層狀泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁巖，偶夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r。原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化后頁巖呈碎塊狀，硅質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r呈灰黃色多孔狀及黃色土狀?！?45186。 本次勘察只在賀州方向洞口區(qū)的 ZK11 號(hào)孔的溶洞中發(fā)現(xiàn)有地下水位，水位高程為 ，位于設(shè)計(jì)路基之上，和鉆孔旁的沖溝地表水 (水位高程約 210m)聯(lián)系不大，該洞口區(qū)地下水及降雨后的沖溝地表水對(duì)隧道影響較大。 隧道圍巖分類 隧道范圍內(nèi)可分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 級(jí) 圍巖。 Ⅱ級(jí) 圍巖 左線 ZK20+800～ ZK21+085段，共 360m； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Ⅱ級(jí) 圍巖為微風(fēng)化灰?guī)r，中～厚層狀，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，裂隙發(fā)育，方解石和泥炭質(zhì)充填，呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。 176。 ANSYS 代碼見附錄 C。在對(duì)稱配筋時(shí)，s s s sAA ??????， ，1cNx fb?? (1)當(dāng) ? 時(shí)，為大 偏心受壓。sxa? ； 此時(shí)公式為：039。 Ⅴ級(jí)圍巖配筋計(jì)算 單元 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 強(qiáng)度驗(yàn)算 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 單元 28 配筋計(jì)算 wR = aR = ? ? = ? 設(shè) a =40mm、 a? =40mm，則 0h =h? a =450－ 40=410mm KN=? 885KN=2124KN x=w2124000 9 7 . 428100000 1. 0KNRb ???mm 0h =? =170mm 因此是大偏心， x = 39。 則：wkNx Rb? =44mm ??170mm 故屬于大偏心受壓 又： x =44mm 39。 當(dāng) 0 ? 時(shí)，由抗壓強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗裂；當(dāng) 0 ? 時(shí)，由抗拉強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗壓。 垂直壓力和水平壓力計(jì)算如下： 002000000021246 , 23 , t a n 1 , t a n 1t a n ( t a n 1 )t a n t a n 46t a n t a nt a n t a n 1t a n [ 1 t a n ( t a n t a n ) t a n t a n ]t a n( ) 21 kN/ m72 .63 kN/ mhqhBe e h? ? ? ??????????? ? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ??? ? ?????? ? ?? ? ?? ? ? 襯砌內(nèi)力計(jì)算 在襯砌的內(nèi)力計(jì)算中，首先根據(jù)擬訂襯砌結(jié)構(gòu)的厚度及圍巖的參數(shù)值，然后在ANSYS 程序中建立模型并添加約束，進(jìn)行加載，最后求得各單元的內(nèi)力值。建筑輪廓圖見附圖 4。 Ⅲ級(jí) 圍巖微風(fēng)化砂巖、頁巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，呈互層或夾層出現(xiàn)，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，裂隙發(fā)育，多為方解石及炭質(zhì)物充填，層間結(jié)合一般，呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。 不良地質(zhì)現(xiàn)象 據(jù)地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果，測(cè)區(qū)內(nèi)地表未發(fā)現(xiàn)有可燃、有害氣體及其它顯著不良地質(zhì)現(xiàn)象。巖土透水性在垂向上可分為：土層和強(qiáng)風(fēng)化巖層為透水層，據(jù) 2個(gè)鉆孔注水試驗(yàn)結(jié)果，滲透系數(shù) K為 ～ 。～ 130186。局部有小褶曲。 該層在 ZK7～ 9號(hào)鉆孔有揭露，主要為微風(fēng)化灰?guī)r，灰色、綠灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀，巖石較堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，充填方解石和泥炭質(zhì)，巖