【正文】 R1—— 混凝土抗拉極限強度； 0e —— 檢算截面偏心矩。坡度應(yīng)根據(jù)隧道長度，平縱斷面形式綜合分析確定一般可采用 %~% (4)路面采用單面坡時 ，建筑限界底邊線和路面重合 圖 41 公路隧道建筑界限 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 結(jié)構(gòu)斷面形式及尺寸初步擬定 結(jié)構(gòu)斷面的標(biāo)準(zhǔn)形式 圖 42 V=100KM/h設(shè)計時速標(biāo)準(zhǔn)斷面 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 第 5 章 公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算 圍巖壓力計算 先根據(jù)隧道的建筑輪廓擬訂隧道輪廓面的開挖尺寸、襯砌的類型，二襯的厚度等等。隧道區(qū)內(nèi)巖溶總體不發(fā)育。巖層傾向80186。 上泥盆統(tǒng)榴江組 (D3 l)： 分布于隧道鐘山口 F2 斷層以西地段，上部為灰色、淺灰色薄～中厚層扁豆?fàn)罨規(guī)r、灰?guī)r夾薄層鈣質(zhì)頁巖及泥質(zhì)條帶，層間結(jié)合較緊密，巖石致密堅硬，常形成陡崖或溶溝；下部為深灰色、黃褐色薄層硅質(zhì)頁巖、硅質(zhì)巖、砂巖，微層理發(fā)育，地表易風(fēng)化呈三角形碎塊，當(dāng)?shù)鼐用裢趤礓伮访?，易剝蝕成小山丘。主要在同古方向洞口一帶， ZK7～ 9號鉆孔揭露厚度為 ～ ?！?75186。現(xiàn)分述如下： F1 斷層：屬望高至楓木山壓扭性斷層的中段，分布在測區(qū)東側(cè)近賀州方向隧道口 ZK23+850、斷層走向近南北向，斷面傾向西，傾角約 35186。 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 地形地貌 木沖隧道位于兩巖溶侵蝕盆地之間的低山區(qū)，處于地面較明顯的東西分水嶺地帶，山頂渾圓，標(biāo)高 540587m ，屬侵蝕構(gòu)造低山壟脊谷地地貌，山體走向近南北向 。第一座用于現(xiàn)代交通的水底隧道是 1807 年開工的英國泰晤士河下公路隧道，施工過程中該隧道因水患而 停工 1823 年由法國工程師渤呂奈爾接手，歷時 18年盾構(gòu)完成。 80 年代前，僅個別公路上設(shè)有一些短隧道。據(jù)統(tǒng)計，世界上海拔 8000 米以上的高峰共 14座，位于喜馬拉雅山脈和喀喇昆侖山脈的中國國境線上和國境內(nèi)者即達 9座。摘 要 該設(shè)計運用所學(xué)的知識完成木沖隧道 左 線的設(shè)計與施工。第二階梯是青藏高原、云貴高原和西北部黃土高原和內(nèi)蒙古高原。 80 年代中后期，首先在我國經(jīng)濟較為發(fā)達的東南沿海地區(qū)出現(xiàn)了長度超千米的公路隧道，如深圳的梧桐山隧道長 2km 多，首次在我國采用全橫向通風(fēng)。我國第一條水底公路隧道是 1970 年建成的上海黃浦江水底隧道。區(qū)域地勢中部高陡，兩端低緩?！?40186。②走向在 70186。 侏羅系下統(tǒng)石梯組 (J1s)： 分布于隧道東段賀州方向一帶的望高－楓木斷層 (F1)以東地段。 該層在 ZK7～ 9 號鉆孔有揭露，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，巖石較堅硬，裂隙發(fā)育，充填方解石和泥炭質(zhì)，巖石質(zhì)量指 標(biāo) RQD 為61～ 73，巖芯呈柱狀為主，少量碎塊狀。～ 130186。 不良地質(zhì)現(xiàn)象 據(jù)地質(zhì)測繪結(jié)果，測區(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。建筑輪廓圖見附圖 4。 當(dāng) 0 ? 時，由抗壓強度控制承載能力，不必檢算抗裂；當(dāng) 0 ? 時，由抗拉強度控制承載能力，不必檢算抗壓。 Ⅴ級圍巖配筋計算 單元 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 強度驗算 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 單元 28 配筋計算 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。在對稱配筋時，s s s sAA ??????， ，1cNx fb?? (1)當(dāng) ? 時，為大偏心受壓。 176。 隧道圍巖分類 隧道范圍內(nèi)可分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 級 圍巖。～ 45186。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。中部為灰色、灰白色、灰綠色厚層 長石石英砂巖，中細粒結(jié)構(gòu)，偶含 1～ 2mm長石、石英礫，呈半滾圓～滾圓狀，原生巖石致密堅硬，地表風(fēng)化較深，呈灰白色砂土狀。之間，傾向北西，傾角 60186。在測區(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?！?30186。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 19 世紀初歐洲的法意瑞士等國就已在山區(qū)修建公路隧道， 2021 年初投入運營的挪威西部的拉達爾隧道長 是目前世界上最長的公路隧道。到 1996 年底，我國建成的的山嶺公路隧道為 3160m，即中梁山隧道。第三階梯主要以平原、丘陵和低山地貌為主。 首先 依據(jù)工程要求和設(shè)計規(guī)范確定隧道斷面，然后根據(jù)“荷載 結(jié)構(gòu)”法通過ANSYS 對結(jié)構(gòu)進行強度檢算，根據(jù)檢算結(jié)果配筋。地形西高東低，自西向東呈現(xiàn)階梯下降。由于隧道造價較高，運營管理相對復(fù)雜，所以各地對隧道建設(shè)都十分重視。 18951906 已經(jīng)出現(xiàn)了長 穿越阿爾卑斯山的最大鐵路隧道。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。 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條次級斷層通過。～ 50186。在賀州洞口區(qū)一帶的 ZK10～13號鉆孔揭露厚度為 ～ 。 微風(fēng)化帶在 ZK10 和 ZK12 號孔均有揭露到，巖性主要為砂巖、泥質(zhì)砂巖，局部夾灰?guī)r及頁巖。 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。 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號鉆孔施工過程中均全部返水，說明巖溶發(fā)育程度較弱。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。 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級圍巖 19 150 利用 ANSYS 進行求解，得到襯砌的變形圖、軸力圖及彎矩圖分別如下： 圖 54 Ⅴ級圍巖變形圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 圖 55 Ⅴ級圍巖彎矩圖 圖 56 Ⅴ級圍巖軸力圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 表 55 Ⅴ 級圍巖所有點的內(nèi)力計算和強度檢算結(jié)果 節(jié)點號 彎矩 軸力 高 h 偏心距 e 軸力偏心距影響系數(shù)α 抗壓抗裂強度驗算 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 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。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 25 則選用 HRB335418? (1018 2mm ) 單元 29 配筋計算 wR = aR = ? ? = ? 設(shè) a =40mm、 a? =40mm， 則 0h =h? a =350－ 40=310mm KN=? 380KN=912KN x=w912021 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。 垂直壓力和水平壓力計算如下： 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 圍巖壓力計算 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，計算時取縱向單位寬度的一環(huán)。 Ⅳ級 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 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。隧道區(qū)地勢較高，中部一帶南北向山體構(gòu)成區(qū)段內(nèi)東西向分水嶺?！?120186。～ 290176?！?20186?！?35186。中部偏西方向為剝蝕侵蝕較深的近南北向木沖溝谷。包括計算模型的確定，荷載取值，計算結(jié)果與分析，襯砌配筋，強度及裂縫寬度計算。隨著公路隧道長度的不斷增加，設(shè)計、施工和管理的難度也逐漸增加。 在山區(qū)或半山區(qū)修筑的公路，由于過去公路建設(shè)資金嚴重短缺，多以盤山公路為主。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手段，通過檢測 控制圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。改革開放以來，我國將交通運輸列為國民經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。因此，在高等級公路迅速發(fā)展的帶動下，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 2 也迎來了規(guī)?？涨暗慕ㄔO(shè)熱潮。起戰(zhàn)法國的馬爾派斯運河隧道，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隧道。 3．掌 握調(diào)查研究，理論分析，設(shè)計計算等學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成即能獨立思考