【正文】 底的合力偏心距為 根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》JTG D702004容許基底偏心距m巖石地基m 土基 即＜合力偏心距滿足設計要求 另外對于水平基底在偏心荷載作用下基底最大和最小法向應力σ和σmin為 ＜ 即＜KPa為地基容許承載力 2抗傾覆計算 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)＞抗傾覆穩(wěn)定性滿足設計要求 3抗滑動計算對于水平基底抗滑動穩(wěn)定系數(shù) 37其中基底摩擦系數(shù)查《公路隧道設計規(guī)范》JTG D702004得 05 作用于基底合力的法向分力 全部水平力 則由式37可得抗滑動穩(wěn)定系數(shù)＞所以抗滑動穩(wěn)定性滿足設計要求經過驗算初步擬定的洞門端墻厚度是比較合適的各項技術指標也能很好的滿足所以就按照初步擬定的尺寸即洞門端墻厚度為16m采用混凝土結構 4檢算端墻式洞門墻身截面強度及偏心距 首先計算偏心距 38 式中檢算截面偏心距m 計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)和 作用于截面以上的垂直力之和N 19228kN計算截面取為墻趾表面處則計算得 39其中Ei水平力 HiEi到墻趾的力臂 Wi分部結構自重 SiWi到墻趾的力臂則由式39可得計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)和為 正號表示力矩相對于墻趾為逆時針方向即為使端墻傾覆的方向 帶入式38得 其次計算端墻墻身的強度應力 310 其中截面面積 08 截面抵抗矩 截面寬度 16m 由式310計算得即MPaMPa洞門采用C20混凝土C20混凝土其抗壓強度設計值 10MPa抗拉強度設計值 113MPa根據(jù)計算的應力結果滿足設計規(guī)范要求 極限狀態(tài)計算洞門的承載力 1洞門墻墻身抗壓承載能力計算 首先取基底截面進行計算 311 其中墻身抗壓檢算作用效應分項系數(shù)取 11 截面軸向力標準值 截面面積檢算截面取基底時 承載力影響系數(shù) 檢算截面偏心矩 檢算截面取基底時 312 其中Wi分部結構自重 SiWi到基底的力臂 Ei水平力 HiEi到基底的力臂 由式312可得計算截面以上各力對截面形心力矩的代數(shù)和為 負號表示力矩相對于墻趾為逆時針方向即為使端墻傾覆的方向 帶入式38得 墻身厚度 20m 端墻墻身材料軸心抗壓強度標準值按照規(guī)范取為 135MPa 端墻墻身材料抗壓強度分項系數(shù)取 φ承載力影響系數(shù) 端墻墻身材料軸心抗壓強度標準值按照規(guī)范取為 135MPa 端墻墻身材料抗壓強度分項系數(shù)取 則 即滿足式311則洞門墻身抗壓承載能力滿足設計要求另外檢算截面取墻趾的表面處時墻身厚度為16m截面面積 16m檢算截面偏心距為 計算如下 由式38得墻身抗壓檢算作用效應分項系數(shù)取 11截面軸向力標準值 18768kNφ承載力影響系數(shù)端墻墻身材料軸心抗壓強度標準值按照規(guī)范取為 135MPa端墻墻身材料抗壓強度分項系數(shù)取則 即滿足式311則洞門墻身抗壓承載能力滿足設計要求2墻身抗裂承載能力計算 313式中墻身抗裂檢算作用效應分項系數(shù)取 計算條帶墻重 計算條帶寬度及檢算截面厚度檢算截面取與抗壓截面相同 重力作用線至檢算截面前緣的距離 土壓力的標準值 土壓力分項系數(shù)根據(jù)規(guī)范取 土壓力作用線至墻趾的距離 材料抗拉強度標準值取為MPa 材料抗拉強度分項系數(shù)取則 即滿足式313則抗裂承載能力滿足設計要求 經上述計算得各截面承載能力滿足規(guī)范要求3洞門墻的地基承載能力檢算地基承載力計算公式為 314其中地基承載能力檢算作用效應分項系數(shù)取 101 地基承載能力標準值按地基實際承載能力確定或按有關規(guī)范選取 300kPa 地基承載力分項系數(shù)取 112 基礎底面的截面抵抗矩 土壓力分項系數(shù)根據(jù)規(guī)范取 其余符號意義同前計算得 19228kN則＜0 即 滿足式314所以洞門墻地基承載力滿足設計要求 經上述檢算洞門端墻的穩(wěn)定性滿足設計要求抗滑抗傾覆強度偏心距第四章 襯砌內力計算 根據(jù)《公路隧道設計規(guī)范》JTG D702004規(guī)定由于巖土體介質通常具有明顯的不確定特征巖土工程問題分析中經驗常起主導作用規(guī)范中規(guī)定ⅠⅤ級圍巖中復合襯砌的初期支護主要按工程類比法設計即參照已往工程實例確定支護參數(shù) 經驗表明ⅠⅢ級圍巖具有較強的自支撐能力對其施作薄層噴射混凝土和少量錨桿后即可保持穩(wěn)定因而不必計算ⅣⅤ級圍巖則在根據(jù)經驗選定支護參數(shù)后仍需進行檢驗計算所以ⅣⅤ級圍巖段襯砌在選定支護參數(shù)后需要進行驗算第一節(jié) Ⅴ級圍巖襯砌設計數(shù) 根據(jù)規(guī)范規(guī)定Ⅴ級圍巖段初期支護選擇為20cm厚C20噴射混凝土拱墻鋪設Ф8鋼筋網間距20cm20cm墻拱部側墻均設置20MnSi22普通水泥砂漿錨桿L 40m間距100cm100cm拱墻設置鋼拱架鋼拱架采用HW125mm125mm間距10m防水層為12mm厚EVA防水卷材450g㎡無紡布二次襯砌為45cm厚C25鋼筋混凝土預留變形10cmⅤ級圍巖襯砌見附圖5力計算1設計基本資料公路等級高速公路圍巖級別Ⅴ級圍巖容重彈性抗力系數(shù)襯砌材料C25噴射混凝土材料容重二襯厚度d 045m襯砌材料彈性模量 2荷載確定 1圍巖豎向壓力 41 42其中圍巖豎向壓力 S圍巖級別S 5 圍巖容重 寬度影響系數(shù) B隧道寬度其中010m為一側平均超挖量045m為二次襯砌厚度且當B 5m時i 01 由式42可得寬度影響系數(shù)為 由式41可得圍巖豎向壓力為考慮一襯后圍巖釋放變形取折減系數(shù)042計算襯砌自重 43其中襯砌自重 拱頂襯砌厚度 拱腳襯砌厚度 材料容重則由式43可得襯砌自重為 建議Ⅴ級圍巖襯砌承受6080圍巖壓力為安全儲備這里取即為 1全部垂直荷載 2圍巖水平均布壓力 3襯砌幾何要素 1襯砌幾何尺寸 內輪廓線半徑 內徑所畫圓曲線的終點線截面與豎直軸的夾角 拱頂截面厚度拱底截面厚度2半拱軸線長度S及分段軸長半拱軸線長度為將半拱軸線長度等分為8段則分段軸長ΔS為 3各分塊截面中心幾何要素各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點的坐標可由內力計算圖示圖41直接量得具體數(shù)值見單位位移計算表表414計算位移單位位移計算見表411單位位移 44 45 46由式444546可得單位位移值 計算精度校核 閉合差圖41 內力計算圖示表41 單位位移計算表截面 x y d 1I yI y2I 1y 2I 0 000 000 100 000 000 045 13168 000 000 13168 1 1392 024 097 135 016 045 13168 2158 354 17842 2 2784 046 088 264 065 045 13168 8638 5667 36113 3 4176 066 074 376 143 045 13168 18910 27155 78144 4 5568 082 056 467 246 045 13168 32474 80081 158197 5 6960 093 034 529 368 045 13168 48553 179015 289290 6 8352 099 011 562 501 045 13168 66054 331328 476605 7 9507 099 008 539 637 045 13168 83977 535521 716643 8 10460 096 025 517 771 045 13168 101557 783209 999492 105349 363214 1942328 2785498 其中I截面慣性矩 2載位移主動荷載在基本結構中引起的位移 1每一塊的作用力豎向力Q水平力E自重力G主動荷載作用力如圖42所示可分別由下面各式求得 47 48 49 其中襯砌外緣相鄰兩截面間的水平投影長度 襯砌外緣相鄰兩截面間的豎直投影長度 接縫i的襯砌截面厚度 將由式474849求得的各個分塊作用力列于表422外荷載在基本結構中產生的內力塊上各集中力對下一接縫的力臂可由圖41直接量得分別記為圖42 單元主動荷載 內力可按下式計算 彎矩 410 軸力 411 式中相鄰兩接縫中心點的坐標值 且 412 413 將由式412413計算所得的與列于表44中 將由式410411計算所得外荷載在結構中產生的彎矩Mip0和軸力Nip0的值列于表44表45表42 載位移Mip0計算表1截面號 b h Q E G aq 0 000 000 0 0 000 000 1 135 016 10683 516 1365 067 2 128 049 10109 1549 1365 064 3 112 078 8857 2456 1365 056 4 090 103 7125 3243 1365 045 5 062 122 4944 3845 1365 031 6 032 132 2535 4185 1365 016 7 022 136 1747 4286 1365 011 8 0 133 0 4204 1365 0 表43 載位移Mip0計算表2截面號 ag ae Qaq Gag Eae 0 000 000 0 0 0 000 000 1 071 008 7243 971 042 000 000 2 067 024 6490 918 381 12049 516 3 059 039 4977 809 957 23523 2065 4 047 051 3220 644 1670 33745 4522 5 033 061 1552 455 2345 42235 7765 6 018 066 408 247 2779 48545 11611 7 011 068 194 151 2914 52445 15796 8 012 066 0 163 2808 55558 20082