【導(dǎo)讀】隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)鐵路交通系統(tǒng)的需求量已變得越來(lái)越大。路隧道的修建在國(guó)內(nèi)外交通領(lǐng)域里都已經(jīng)占據(jù)了很重要的位置。目前在世界上比較具。年來(lái)已經(jīng)建成投入使用的烏鞘嶺特長(zhǎng)隧道和太行山隧道等。具體內(nèi)容主要是根據(jù)隧道所在的地理位置的工程地質(zhì)和水文條件等來(lái)設(shè)計(jì)隧道斷。面襯砌形式以及選擇比較合理的施工方案，保證工程施工的效率和安全性。輔助坑道(斜井)、輔助設(shè)施(橫通道)的設(shè)計(jì)。怎樣更好地編制工程的施工組織。

　　

【正文】 cm。拱墻、仰拱襯砌選用 C25 混凝土，仰拱填充選用 C20 混凝土。 隧道所受圍巖壓力計(jì)算 由于所選區(qū)段埋深由深埋向 淺埋過(guò)渡，所以埋深選用深、淺埋分界值 (h=),隧道寬度： B=，隧道高度 Ht=。 根據(jù)荷載計(jì)算公式 (31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況得出荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 37。 表 37 荷載計(jì)算結(jié)果 隧道斷面所處區(qū)段里程 計(jì)算 埋深 (m) 深 /淺 埋情況 垂直荷載 (kN/m） 水平 均布 荷載 (kN/m) DK69+230~DK69+400 淺埋 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 C25 混 凝土 的容重 γ =25kN/m3 ， Ra=19MPa ， Rw= ， Rl= Ec=， ν =，鋼筋采用 HRB335。 隧道工程建筑物是埋置于地層中的結(jié)構(gòu)物，它的受力和變形與圍巖密切相關(guān)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個(gè)統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同工作。這種共同作用正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載－結(jié)構(gòu)”模式，即將支護(hù)和圍巖分開(kāi)考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來(lái)源和支護(hù)結(jié)構(gòu)彈性支承。支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用是通過(guò)彈性支承對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加約束來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 在 ANSYS 計(jì)算模型中，二次襯砌 采用彈性平面梁?jiǎn)卧M，彈性抗力以及隧道底部地基均采用彈簧單元模擬。組合荷載根據(jù)不同作用方向分別轉(zhuǎn)換成等效節(jié)點(diǎn)力施加在相應(yīng)的單元結(jié)點(diǎn)上。 由 ANSYS 建模生成的變形圖見(jiàn)圖 32。 圖 32 變形圖 二次襯砌計(jì)算采用采用荷載 —— 結(jié)構(gòu)模型，襯砌采用彈性梁?jiǎn)卧M，初期支護(hù)與二次襯砌的約束采用無(wú)拉彈簧單元模擬，采用《 有限元結(jié)構(gòu)分析程序》進(jìn)行隧道襯砌結(jié)構(gòu) 的分析，將隧道襯砌模擬為置于彈性地基梁上的有限單元桿系進(jìn)行分析。Ⅲ 級(jí)圍巖截面計(jì)算的內(nèi)力 圖如圖 3 34。 圖 33 ANSYS計(jì)算 彎 矩圖 圖 34 ANSYS計(jì)算軸力圖 利用 ANSYS 進(jìn)行計(jì)算，得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值如 38 表 。 表 38 結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值表 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 (N178。 m) 軸力 (N) e0 (m) 抗壓驗(yàn)算 抗裂驗(yàn)算 1 58123 +05 不驗(yàn)算抗壓 不合格 2 53625 +05 不驗(yàn)算抗壓 不合格 3 40729 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 4 21165 +05 合 格 不驗(yàn)算抗裂 5 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 6 25865 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 7 45170 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 8 55231 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 9 50841 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 10 26812 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 11 21747 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 12 25642 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 13 13590 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 14 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 15 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 16 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 17 1157 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 18 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 19 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 20 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 21 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 22 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 23 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 24 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 25 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 26 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 27 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 28 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 29 10002 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 30 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 31 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 32 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 33 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 34 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 35 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 36 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 37 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 38 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 39 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 40 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 續(xù)表 38 截面配筋驗(yàn)算 (縱向鋼筋 ) 按最不利荷載組合對(duì) 1 單元進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合彎矩值：M=58123Nm，軸力值 ： N=105N。 截面為 bh=1000350mm， 采用 C25 混凝土和 HRB335 鋼筋， f cd=19MPa,fsd=fsd’= 360 MPa。 (1)按對(duì)稱配筋設(shè)置 由 M=58123Nm，軸力值： N=105N， 可得偏心距 (e0)為 : 108. 4m m0 ?? NMe 在彎矩作用方向，構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比 5m2 .8 5 7 m1 0 0 0 /3 5 0/ ???hl ,所以屬于短柱不考慮偏心距增大系數(shù) (即： η=)。 設(shè) as=a’s=40mm， h0=has=35040=310mm。 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 (N178。 m) 軸力 (N) e0 (m) 抗壓驗(yàn)算 抗裂驗(yàn)算 41 2438 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 42 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 43 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 44 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 45 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 46 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 47 3352 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 48 1241 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 49 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 50 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 51 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 52 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 53 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 54 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 55 13596 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 56 25645 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 57 21747 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 58 26812 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 59 50840 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 60 55230 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 61 45169 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 62 25865 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 63 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 64 21166 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 65 40729 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 66 53626 +05 不驗(yàn)算抗壓 不合格 (2)判別大小偏心可得受壓區(qū)高度 ξ 為： . 0 . 0 9 1310100019 b50????? ??? ?? bhf Ncd 故可按大偏心受壓計(jì)算。 (3)求縱向鋼筋面積 由 ξ=， h0=310mm，得到受壓區(qū)高度 x： 3 1 00 9 s0 ??? ??? ‘　 　　 ??? h 24 3. 4m m4035 0/ 0 ?????? ss ahee ? 縱向鋼筋面積為： ２　　　　 289 .4m m)()(39。02039。??????ssdcdsss ahfbhfNeAA ?? 由于 所 計(jì)算 的配筋面積值為負(fù)， 所以按最小配筋率 配： ２mm 7 0 00 0 39。 ??? bhAA ss 按要求選擇 4φ 16(=804 mm2) (4)截面復(fù)核 (在垂直于彎矩作用平面內(nèi)的截面復(fù)核 ) 由長(zhǎng)細(xì)比 2 .8 5 71 0 0 0 /3 5 0/ ??hl ，可得 ?? ，則由公式 ： )804360350100019( )( 539。39。????????? ?? ssdcdu AfAfN ?　　　　　　 由于 55 ????? NN u ,所以滿足要求。 (在彎矩作用平面內(nèi)的復(fù)核 ) as=a’s=40mm， 239。 mm 804?? ss AA ， m3100 ?h ， ?? 2 4 3. 4 m m403 5 0/ 21 0 8. 420 ?????? ss ahee ? 26 .6 m m4035 0 / 210 8 .42039。 ?????? ss ahee ? 假定為大偏心受壓，即取 ,sds f?? 可得到受壓區(qū)高度： 1 7 9m m)(2)()( 39。200???????　　　　　　　　bfeeAfehehxcdssssdss 55 ????????? NbxfN cdu 所以滿足要求。所以，Ⅲ級(jí)圍巖斷面襯砌配筋結(jié)構(gòu)為 ： 4φ 16(=804mm2)。間距為250mm。 箍筋配置 封閉式箍筋選用 φ 8，滿足直徑大于 d/4=4mm，且不小于 8mm 的要求。根據(jù)構(gòu)造要求箍筋間距 S 應(yīng)滿足： S≤15d＝ 1516=240 mm， S≤b=450mm，故選用箍筋間距選用： S=250 mm。 縱向筋配置結(jié)果 Ⅲ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌斷面配筋圖及其配筋參數(shù)詳見(jiàn)本設(shè)計(jì)附錄 B(圖號(hào) 03：Ⅲ級(jí)圍巖復(fù)合式襯砌斷面配筋圖 ) 注：以下各級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算和配筋設(shè)計(jì)計(jì)算及檢算方式和Ⅲ級(jí)圍巖類似，故不贅述！ Ⅱ級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算 區(qū)段里程 DK74+300~DK77+700 圍巖級(jí)別：Ⅱ 級(jí) 圍巖容重： 26kN/m3 圍巖彈性抗力系數(shù)： 1500MPa/m 圍巖似摩擦角： 75176。 太行山隧道本區(qū)段的洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì) 條帶灰?guī)r及白云巖，薄至中厚層狀，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。初步假設(shè)洞身的初期支護(hù)為 5cm，二次襯砌為 30cm，初支與二襯見(jiàn)預(yù)留變形量為 2cm。拱墻襯砌選用 C25 混凝土，底板墊層選用 C20 混凝土。 隧道所受圍巖壓力計(jì)算 所選區(qū)段埋深隧道埋深 h=，隧道寬度： B=，隧道高度 Ht=。 根據(jù)荷載計(jì)算公式 (31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況計(jì)得出荷載計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 39。 表 39 荷載計(jì)算結(jié)果 隧道斷面所 處區(qū)段里程 最大 埋深 (m) 深 /淺 埋 情況 垂直荷載 (kN/m） 水平 均布 荷載 (kN/m) DK74+300~DK77+700 深埋 0 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 C25 混 凝 土 的 容重 γ =25kN/m3 ， Ra=19MPa ， Rw= ， Rl= Ec=， ν =，鋼筋采用 HRB335。 ANSYS 建模生成的變形圖見(jiàn)圖 35。 圖 35 變形圖 Ⅱ 級(jí)圍巖截面計(jì)算的內(nèi)力圖如圖 3 37。 圖 36 ANSYS計(jì)算 彎矩圖 圖 37 ANSYS計(jì)算 軸力圖 利用 ANSYS 進(jìn)行計(jì)算，得到 的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值如 310 表 。 表 310 結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值表 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 (N178。 m) 軸力 (N) e0(m) 抗壓驗(yàn)算 抗裂驗(yàn)算 1 23958 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 2 21940 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 3 16174 178。 9E+05 不驗(yàn)算抗壓 合格 4 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 5 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 6 13000 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 7 20921 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 8 24248 +05 不驗(yàn)算抗壓 合格 9 20511 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 10 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 11 17914 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 12 11988 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 13 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 14 1425 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 15 2356 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 16 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 17 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 18 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 19 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 20 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 21 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 22 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 23 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 24 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 續(xù)表 310 節(jié)點(diǎn)號(hào) 彎矩 (N178。 m) 軸力 (N) e0(m) 抗壓驗(yàn)算 抗裂驗(yàn)算 25 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 26 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 27 +05 合格 不驗(yàn)算抗裂 28 1702 68064 合格 不驗(yàn)算抗裂 29 65868 合格