【文章內(nèi)容簡介】 ) B ——隧道寬度（ m） i ——B 每增減 1m 時的圍巖壓力增減率，以 B=5m 的圍巖垂直均布壓力為準，當 B5m 時，取 i =； B5m 時，取 i =。 水平均布壓力按表 51 的規(guī)定確定 [10]。 表 51 圍巖水平均布壓力 圍巖級別 Ⅰ 、 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 水平均布壓力 e 0 (～ )q (～ )q (～ )q 注：應用上式 及表 51 時，必須同時具備下列條件： (1)H/B， H 為隧道開挖高度（ m）， B 為隧道開挖寬度（ m）。 (2)不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖。 q =γH e = γ(H + 12Hi)tan2(45176。? φ2) 式中 : e ——側(cè)向壓力 18 γ ——圍巖容重 H ——隧道埋深 Hi——隧道高度 φ ——圍巖計算摩擦角 ， Ⅲ 級圍巖取 60176。 。 隧道深埋和淺埋的分界，按荷載等效高度，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判斷。按荷載等效高度的判斷公式為 HP = (2~)hq 式中： HP——淺埋隧道分界深度（ m） hq ——荷載等效高度（ m），按下式計算 hq = Qγ Q ——計 算出的深埋隧道垂直均布壓力（ KN m2? ） ——圍巖重度（ KN m3? ） 在新 奧 法施工條件下： I～ Ⅵ 級圍巖取 HP = 2hq Ⅳ ～ Ⅵ 級圍巖取 HP = 現(xiàn)根據(jù)以上隧道埋深公式計算各參數(shù)，其值見表 52。 表 52 隧道埋深參數(shù)值 圍巖類別 kN/m3 B(m) i ω q(kN m2? ) hq Hp(m) Ⅲ 25 Ⅳ 23 Ⅴ 20 綜合以上的計算， V 類圍巖在里程 K2+925~K3+10 和 K3+475~K3+580段最大埋深 ，隧道 V 類圍巖屬于淺埋隧道 ； IV類圍巖 在里程 K3+10~K 3+120 和 K3+350~K3+475 段最大埋深 ，隧道 IV類圍巖屬于深埋隧道 ；19 III 類圍巖在里程 K3+120~K3+350 段最大埋深 ，隧道 III 類圍巖屬于深埋隧道 。 各類圍巖垂直壓力及水平壓力的計算 類圍巖 Ⅲ 類圍巖在里程 K3+120~K3+350 段，隧道 III 類圍巖屬于深埋隧道，它的垂直均布壓力 計算 得： q = KN m2? 它的水平均布壓力按表 52 的規(guī)定，可知其水平均布壓力 e： e q = KN m2? 類圍巖 IV 類圍巖在里程 K3+10~K3+120 和 K3+350~K3+475 段，隧道 IV 類圍巖屬于深埋隧道 ，它的垂直均布壓力用計算 得 ： q = KN m2? 它的水平均布壓力按表 52 的規(guī)定，可知其水平均布壓力 e： e q = m2? 類圍巖 V 類圍巖在里程 K2+925~K3+10 和 K3+475~K3+580 段，隧道 V 類圍巖屬于淺埋隧道 ，它的垂直均布壓力計算 得 ： q = KN m2? 它的水平均布壓力 用 上式計算 ，可知其水平均布壓力 e： e = 20 ( +12 5) tan2 (45176。? 60176。2 ) = m2? 軟件介紹 軟件簡介 同濟曙光公路隧道設計與分析軟件，結(jié)合公路隧道 2021 設計規(guī)范，包括了分離式和連拱隧道所有斷面形式，界面友好，所有參數(shù)均按照 2021 規(guī)范選擇，用戶只需移動鼠標就可以得到想要的計算參數(shù)。包含了多種荷載計算方式以及荷載分擔比例。同時還可以對初期支護進行 驗 算，方便靈活。 20 軟件使用說明 （ 1）打開同濟曙光公路隧道軟件，點擊公路隧道設計向?qū)?，出現(xiàn)公路分類對話框，將一般公路勾選 上。出現(xiàn)一般公路隧道對話框，根據(jù)設計行車速度 60kN h? ，將相應的技術(shù)指標輸入，如下圖 51 所示。 圖 51 一般公路隧道技術(shù)指標輸入 （ 2）點擊生成隧道建筑限界圖， 接著點擊公路隧道設計向?qū)?，選中確定隧道襯砌橫斷面 ，點擊曲墻拱隧道，選擇三心圓法 ，具體見圖 52。 圖 52 隧道襯砌橫斷面輸入 21 （ 3） 進入界面后根據(jù)規(guī)范和軟件推薦數(shù)值，將其輸入，具體見圖 53 所示，點擊計算出現(xiàn)如下結(jié)果，接著點擊生成隧道襯砌斷面圖見圖 43。 r1 = r2 = r3 = r4 = θ1 = θ2 = θ3 = θ4 = 圖 53 三心圓曲墻拱數(shù)據(jù)輸入 （ 4）接著打開公路隧道設計向?qū)Вc擊荷載計算，接著繼續(xù)打開公路隧道設計向?qū)?，點擊添加材料，見圖 54 所示。 圖 54 材料添加 22 （ 5）接著打開公路隧道設計向?qū)?，點擊生成網(wǎng)格，接著進行 結(jié)構(gòu)分布荷載，添加靜水壓力，添加徑向分布荷載，進行計算參數(shù)。 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析與計算 內(nèi)力與位移計算 結(jié)點總數(shù) 64 個，計算結(jié)果見下表 53。 表 53 隧道內(nèi)力和位移值 結(jié) 點編 號 X 坐標 Y 坐標 軸力 (kN) 剪力 (kN) 彎矩 (kN/m) 位移 (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 23 續(xù)表 53 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 24 續(xù)表 53 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 軸力最大的結(jié)點 17，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移。彎矩最大的結(jié)點 45，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移。位移最大的結(jié)點 29，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移 。 配筋和配筋率 計算 結(jié)點總數(shù) 64 個，計算結(jié)果見下表 54。 表 54 隧道配筋和配筋率 結(jié)點編號 X 坐標 Y 坐標 受拉鋼筋 截面積計 算值 (mm2) 計算配筋率 1 2 3 4 5 6 7 25 續(xù) 表 54 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 26 續(xù) 表 54 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 配筋率最大的結(jié)點 37，受拉鋼筋截面積 ，計算配筋率 。 襯砌內(nèi)力及位移 27 圖 55 荷載作用下的 軸力圖 圖 56 荷載作用下的剪力圖 28 圖 57 荷載作用下的彎矩圖 圖 58 荷載作用下的位移圖 隧道主體結(jié)構(gòu)驗算 為保證襯砌結(jié)構(gòu)強度的安全性，需進行強度檢查。目前我國公路隧道設29 計規(guī)范規(guī)定，隧道襯砌和明洞按破壞階段檢算構(gòu)建截面強度，根據(jù)混凝土和石砌材料的極限強度，計算偏心受壓構(gòu)件的極限承載能力，與構(gòu)件實際內(nèi)力相比較，計算截面的抗壓（或抗拉）強度安全系數(shù) K。檢查是否滿足規(guī)范所要求的數(shù)值，即 K = NjxN ≥ Kgf 式中： Njx ——截面的極限承載能力； N ——截面的實際能力（或軸力） ； Kgf ——規(guī)范規(guī)定安全系數(shù) 。 襯砌的任一截面均應滿足安全系數(shù)要求，否則必須修改襯砌形狀和尺寸，重新計算，直到滿足要求為止。 對混凝土和石砌矩形截面構(gòu)件，當偏心距 e0 ≤ 時 （其中 e0 = MN ） ，按抗壓強度控制承載能力，并用 下式 計算 ： KN ≤φαRabd 式中 K——混凝土或石砌結(jié)構(gòu)安全系數(shù)； N——軸向力； b ——截面 寬度 ； d ——截面厚度； φ ——構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)，對于隧道襯砌，明洞拱圈及墻背緊密回填的明洞邊墻，可取 φ = 1 ，其他構(gòu)件見規(guī)范； α ——軸向力的偏心影響系數(shù)，可查規(guī)范或按 α = 1 ? e/d 求得； Ra——混凝土或石砌體的抗壓極限強度，取 。 從抗裂角度要求，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件，當 e0 ?? 時 ，按抗拉強度控制承載能力，并用下式 計算 ： KN ≤ φ d ?1 式中： R1——抗拉極限 強度 由前面計算可知軸力最大的結(jié)點 24，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移 。剪力最大的結(jié)點 17，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移 。彎矩最大的結(jié)點 45，軸力 ，剪力 ，彎矩 ，位移 。 24 有 30 ?? = = ?? ≤ ?? = = ?? ?? = 1 ? ???? = K = ???????????? = (規(guī)范規(guī)定值 ) 式中 Ra——式中混凝土的極限抗拉 強度，取 104??????。 17 有 ?? = = ?? ?? = ?? ?? = 1 ? ???? = K = αRabdN = (規(guī)范規(guī)定值 ) 45 有 ?? = = ?? ?? = ?? ?? = 1 ? ???? = K = αRabdN = (規(guī)范規(guī)定值 ) 其他各截面偏心距均小于 。 31 第 6 章 隧道洞門設計 洞口位置選擇 （ 1） 洞門部分在地質(zhì)上通常是不穩(wěn)定的。應考慮避開滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)地段。 （ 2） 要遵循 “ 早進洞晚出洞 ” 的原則，選擇洞口位置。 （ 3） 為使洞口段襯砌結(jié)構(gòu)受力條件較好，應使隧道中線與地形等高線正交，正交洞口的邊、仰坡開挖較小而且均衡。 （ 4） 隧道在洞口附近考慮施工場地、棄 碴 場地以及便道的位置，對組織施工時的難易程度和進度有很大影響。 洞門選擇 隧道洞門形式的選擇和隧道洞口的地形，地質(zhì)條件以及隧道照明需要有關(guān)，洞門附近圍巖一般比較松碎松軟，所以應根據(jù)實際情況，選