【導(dǎo)讀】隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的強力驅(qū)動與支撐。公路系統(tǒng)中的重要組成部分。它對優(yōu)化道路線形、縮短公路里程有重大影響；同。時對促進周邊地區(qū)環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠影響?；X公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段。本文對隧道的規(guī)劃、設(shè)計和計算進行了詳細的論述。設(shè)計的主要內(nèi)容有：。隧道選線時綜合考慮了地形地質(zhì)情況，在襯砌計算中，考慮彈性反力?；驹瓌t，完成整個隧道的初步設(shè)計。最終設(shè)計成果包括：設(shè)計說明書部分，圍巖襯砌計算書，運營通風(fēng)計算書，洞設(shè)計圖，Ⅳ類圍巖襯砌設(shè)計圖，通風(fēng)機，照明燈具示意圖。

　　

【正文】 a ? 襯砌材料用 C25 混凝土，其 受壓彈性模量 c 20 PaEG? 重度 223km / mh? ? 軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf 19 aMP? 軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 tkf aMP? 。 襯砌斷面加寬 W=50cm 襯砌計算 主動荷載計算 垂直均布壓力計算公式為： qh?? （ ） 2sh ??? ? ? （ ） 式中： q—— 垂直均布壓力（ kN/m2）； ? —— 圍巖重度（ kN/m179。）， ?? 23kN/m179。； s—— 圍巖級別， s=4； 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(zhǔn)，當(dāng) B＜ 5m 時，取 i=；當(dāng) B＞ 5m 時，取 i=。 ? —— 寬度影響系數(shù) . 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 圍巖垂直均布荷載 已知：圍巖類別 S=4,巖體重度 325 / mKN? ? ，襯砌全寬 B=1186cm，取i=，則： 寬度影響系數(shù) 1 i 5 ) 1 0. 1 ( 11 .8 6 5 ) 1. 68 6B? ? ? ? ? ? ? ? ?（ 垂直均布荷載 s 1 4 1q h 5 2 5 2 25 86 151 .74 aMP? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? 水平均布荷載 e kq aMP? ? ? ? 繪制分塊圖 因結(jié)構(gòu)對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖 8h 7h 6h 5h 4h 3h 2h 1Q 6Q 5 Q 4 Q 3 Q 2qQ 1b 6 b5 b 4 b 3 b 2 b 1Φ 8隧道中心線O 2O 1Φ 1Φ 2Φ 3Φ 4Φ 5Φ 6Φ 7G 8G 7G 6G 5G 4G 3G 2G 1593 圖 半跨結(jié)構(gòu)計算圖示 由圖可知，水平線以下軸線為兩圓弧，半徑為 2r39。、 3r39。 ， 2r39。= ，1 1 p h1 ( ) X X ? ?? ? ? ? ? ? ?=， 2 15?? 3 59?? 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 計算半拱軸線長度 S及分塊軸線長度 S? 111 ??????? ??? ???S 122 ??????? ??? ???S 333 ??????? ??? ???S 半拱軸 線長度 : i 1 2 3 8 9 1 .7 6 2 1 8 .2 8 1 5 2 .3 2 1 2 6 2 .3 6 c mS S S S S? ? ? ? ? ? ? ?? 分塊長度： 1 2 6 2 . 3 6 1 5 7 . 7 9 5 c m88SS? ? ? ? 求各截面與豎軸的夾角 1 39。1 1 8 0 1 5 7 .7 9 5 1 8 0 1 5 .9 2 5 3r 5 6 8S? ???? ? ? ? ? 2139。12 1 8 0 2 3 1 . 8 5 0 6r S????? ? ? ? 3139。13 1 8 0 3 4 7 . 7 7 5 9r S????? ? ? ? 4 39。14 1 8 0 4 6 3 . 7 0 1 2r S????? ? ? ? 5139。15 1 8 0 5 7 9 . 6 2 6 5r S????? ? ? ? 16 39。26 1 8 0 6 1 5 7 . 7 9 5 8 9 1 . 7 6 1 8 09 0 9 0 9 3 . 7 8 0 2r 8 3 4 . 2SS? ???? ??? ? ? ? ? ? ? 76 39。2 1 8 0 1 5 7 . 7 9 5 1 8 09 3 . 7 8 0 2 1 0 4 . 6 2 3 6r 8 3 4 . 2S?? ???? ? ? ? ? ? ? 3387 39。39。23180 180 180 S S Srr????????? ? ? ? ??? ? ? ? ?? 校核角度： 8 1 2 3 90 15 59 16 4? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 截面與豎軸的夾角如下表 ： 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 1? 176。 5? 176。 2? 176。 6? 176。 3? 176。 7? 176。 4? 176。 8? 176。 表 截面與豎軸的夾角 求各截面的中心坐標(biāo) 求個截面的中心坐標(biāo)（單位： m） 0x0? 0y0? 39。1 1 1x r si n 56 8 si n 15 .92 53 15 50 0?? ? ? ? ? ? ?39。1 1 1y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s 1 5 .9 2 5 3 2 1 .7 9 9 7?? ? ? ? ? ? 39。2 1 2x r si n 56 8 si n 31 .85 06 29 37 1?? ? ? ? ? ? ?39。2 1 2y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s3 1 .8 5 0 6 8 5 .5 2 5 5?? ? ? ? ? ? 39。3 1 3x r si n 56 8 si n 47 .77 59 42 16 5?? ? ? ? ? ? ?39。3 1 3y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s 4 7 .7 7 5 9 1 8 6 .2 8 5 7?? ? ? ? ? ? 39。4 1 4x r si n 56 8 si n 63 .70 12 50 09 6?? ? ? ? ? ? ?39。4 1 4y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s 6 3 .7 0 1 2 3 1 6 .3 4 6 2?? ? ? ? ? ? 39。5 1 5x r si n 56 8 si n 79 .62 65 55 16 0?? ? ? ? ? ? ?39。5 1 5y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s 7 9 .6 2 6 5 4 6 5 .7 2 3 5?? ? ? ? ? ? 39。6 1 6x r si n 56 8 si n 93 .78 02 56 64 2?? ? ? ? ? ? ?39。6 1 6y r 1 c o s 5 6 8 1 c o s9 3 .7 8 0 2 6 0 5 .4 4 7 7?? ? ? ? ? ? 39。7 2 7x r sin 2 5 0 8 3 4 .2 sin 1 0 4 .6 2 3 6 2 5 0 5 5 7 .1 7 6 3?? ? ? ? ? ? ? ? ?39。39。7 1 2 7y r r sin 9 0 5 6 8 8 3 4 .2 sin 1 0 4 .6 2 3 6 9 0 7 7 8 .6 0 8 8?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?39。8 3 8x 4 2 8 .4 r sin 1 8 0 4 2 8 .4 1 4 8 sin 1 8 0 1 6 3 .9 9 7 9 4 6 9 .1 995?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?39。8 3 8y 7 2 4 r c o s 1 8 0 7 2 4 1 4 8 c o s 1 8 0 1 6 3 .9 9 7 9 8 6 6 .2 6 5 2?? ? ? ? ? ? ? 坐標(biāo)校核： 8a 1186x d 1 2 3 .8 4 6 9 .222B? ? ? ? ? 8 d 5 0y 5 8 9 6 .2 2 5 8 6 6 .2 222H? ? ? ? ? ? ? 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 計算過程見表 511 8i1 1 5 7 . 7 9 5 2 0 2 2 . 8 3 8 5 . 3 2 0 1 03 3 0 . 2 1 0SEI? ?? ? ? ? ???? 4i1 2 2 1 8iy 1 5 7 . 7 9 5 8 1 0 2 . 7 7 9 2 . 1 3 1 1 03 3 0 . 2 1 0SEI?? ?? ? ? ? ? ???? 2 3i22 8iy 1 5 7 . 7 9 5 3 8 7 0 0 . 0 5 1 1 . 0 1 8 1 03 3 0 . 2 1 0SEI? ??? ? ? ? ???? 2 3iss 8i1y 1 5 7 . 7 9 5 5 6 9 2 8 . 4 4 7 1 . 4 9 7 1 03 3 0 . 2 1 0SEI? ???? ? ? ? ???? （ ） 校核： 5 4 311 12 222 5. 32 0 10 2 2. 13 1 10 1. 01 8 10 0. 14 97 6? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 311 12 22 s s 0. 14 97 6 1. 49 7 10 0. 00 06 0? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 說明變位計算結(jié)果正確。 表 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及 δik 計算過程表（一） 截面 i? isin? icos? ix iy id 0 1 2 3 4 5 6 7 8 表 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及 δik 計算過程表 （二） 截面 iI i1I iiyI 2iiyI ? ?2ii1yI? 積分系數(shù) 0 1 1 4 2 2 3 4 4 2 5 4 6 2 7 4 8 1 ∑ 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 豎向力： ii bqQ ?? （ kN） 側(cè)向水平力： ii heE ?? (kN) 自重力： ?SddW iii ??? ? 21(kN) 式中： ib —— 相鄰兩截面之間的襯砌外緣的水平投影。 ih —— 相鄰兩截面之間的襯砌外緣的豎直投影。 以上各集中力均通過相應(yīng)荷載圖形的形心。 主動荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力 分塊上各集中力對下一分點的截面形心的力臂由 CAD 圖量取，并分別記為qa、wa、ea i∑E176。N ipφiφii 1∑(Q +W )QφiΔ x iwaN ipM ipipWλ 1∑EΔyii 1M ( )pi 1∑(Q +W )i 1iEiQqafbiheea 圖 單元主動荷載圖示 彎矩： 00 ( 1 )11()ip i p i i i q i e i wiiM M x Q W y E Q a E a W a? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? （ kNm? ） 軸力： ? ?0 s in c o sip i iiiN Q W E? ? ? ? ???（ kN ） 式中 ix? 、 iy? —— 相鄰兩截面中心點的坐標(biāo)增量： 1i i ix x x?? ? ? 1i i iy y y?? ? ? 0ipM 、 0ipN 的計算過程如下表 （ ） 所示 : 4 襯砌結(jié)構(gòu)計算 表 ib 、 ih 取值 （一） 截面 1 2 3 4 5 6 7 8 ib 0 0 ih 表 0ipM 計算過程表（ 二 ） 截面 iQ iW iE qa wa ea iqaQ iwaG ieaE 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 表 0ipM 計算過程表 (三 ) 截面 ? ?i1i1QW? ?? i1i1E?? ix? iy? ? ?i1i i1x QW???? i1i i1yE?? ? 0ipM 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 97 0 0 1711 2 9 1 58 36 3945 3 86 4 02 13 1800 4 68 1 05 94 7017 5 12 4