【導(dǎo)讀】公路隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)-陡嶺子隧道綜合設(shè)計(jì)。學(xué)院專業(yè)班級(jí)土木工程學(xué)院交通土建方向。指導(dǎo)教師職稱教授。本文介紹了陡嶺子隧道的設(shè)計(jì)與施工陡嶺子隧道全長690米連接丹東和本。溪本文會(huì)詳細(xì)講述隧道的形狀防水措施在不同地質(zhì)情況下的施工方法在施工期。及其后期結(jié)構(gòu)及周邊的監(jiān)控措施。本文重點(diǎn)討論了淺埋段的支護(hù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算襯砌內(nèi)力計(jì)算采用的是荷載-結(jié)構(gòu)。法并考慮了溫克爾假定下的圍巖的彈性抗力由此得出計(jì)算結(jié)果襯砌變形圖彎矩。圖軸力圖剪力圖各模型單元的內(nèi)力清單。133隧道區(qū)工程地質(zhì)條件2. 第二章確定圍巖性質(zhì)和圍巖分級(jí)4. 411設(shè)計(jì)原則及依據(jù)26. 412主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)26. 432建筑材料要求29. 515圍巖壓力分擔(dān)比例35. 523配筋及正常極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)果38. 910安全保證措施74. 陡嶺子隧道位于鳳城市劉家河鄉(xiāng)南分左右兩條隧道右線為丹東至本溪方向。全長734米隧道縱坡為0419隧道測設(shè)中線不平行兩條隧道均位于直線段上。發(fā)育主要礦物成分為長石石英黑云母角閃石含磁鐵黃鐵礦主要分布于K68304以。狀構(gòu)造中粗粒結(jié)構(gòu)主要礦物成分為

　　

【正文】 統(tǒng)生成 公路隧道 襯砌內(nèi)力和規(guī)范驗(yàn)算計(jì)算書 20210422 51 計(jì)算說明 511 計(jì)算程序 計(jì)算所采用的軟件是同濟(jì)曙光－公路隧道設(shè)計(jì)系統(tǒng)規(guī)范依據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTG D702021 由上海同巖土木工程科技有限公司和同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系聯(lián)合編制 512 計(jì)算方法 桿系有限元法 513 計(jì)算參數(shù) 1 斷面參數(shù) 隧道斷面類型兩車道標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)仰拱 二襯 __分離式隧道 表 51 隧道斷面參數(shù)表 參數(shù)名 參數(shù)值 拱部圓弧半徑 R1 5430 176。 側(cè)墻圓弧半徑 R2 7930 m 側(cè)墻與仰拱連接段圓弧半徑 R3 1000 m 仰拱圓弧半徑 R4 15000 m 側(cè)墻結(jié)構(gòu)高度 H2 2021 m 拱頂厚度 D1 0400 m 側(cè)墻結(jié)構(gòu)頂部厚度 D2 0600 m 側(cè)墻結(jié)構(gòu)底部厚度 D3 0620 m 側(cè)墻與仰拱連接段處的厚度 D4 0640 m 仰拱底部厚度 D5 0680 m 2材料參數(shù) 表 52 隧洞斷面襯砌材料參數(shù)表 材料名稱 彈性模量 E kPa 重度γ kNm3 面積 A m2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 I m4 二襯拱頂襯砌材料 295e007 23000 05 00104 二襯側(cè)墻襯砌材料 295e007 23000 062 00199 二襯仰拱襯砌材料 295e007 23000 068 00262 初襯襯砌材料 3e007 23000 04 000533 說明 1 初襯材料總 E＝ E 砼 I 砼 E 鋼 I 鋼247。 I 總 2 混凝土慣性矩程序中已經(jīng)自動(dòng)計(jì)算了 3 圍巖基本參數(shù) 表 53 圍巖基本信息參數(shù)表 圍巖級(jí)別 變形模量 E kNm2 重度 容重 γ kNm3 泊松比 內(nèi)摩擦角 堅(jiān)固系數(shù) 級(jí) 13e004 24000 0275 65000 5000 4 地層彈簧參數(shù) 彈性抗力系數(shù) 850000000 MPam 514 荷載 1 圍巖壓力 圍巖壓力計(jì)算方法深淺埋隧洞 計(jì)算參數(shù) 隧洞埋深 20210 m 水平側(cè)壓力與垂直壓力的比 0500 θφ 計(jì)算θ時(shí)的系數(shù) 0900 其他圍巖信息請(qǐng)參考圍巖基本信息參數(shù)表 圍巖壓力折減系數(shù) 頂部 1000 左側(cè) 1000 底部 1000 右側(cè) 1000 圍巖壓力 垂直均布?jí)毫?73699 kNm2 左上水平側(cè)壓力 36850 kNm2 左下水平側(cè)壓力 36850 kNm2 右上水平側(cè)壓力 36850 kNm2 右下水平 側(cè)壓力 36850 kNm2 2 外水壓力 地下水位線深度從隧道底部中心線算起 6000 m 外水壓力折減系數(shù) 0250 3 地震荷載 計(jì)算方法 地震荷載僅考慮水平作用計(jì)算方法可查閱《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 JTJ 00489 第五章第二節(jié) 計(jì)算參數(shù) 基本烈度 7 度 重要性修正系數(shù) 1300 綜合影響系數(shù) 0250 水平地震系數(shù) 0100 地震作用方向水平向右 單元塊體寬度 網(wǎng)格劃分的長度 0300 m 右部墻拱結(jié)構(gòu)單元塊體平均厚度 0592 m 右部仰拱結(jié)構(gòu)單元塊體平均厚度 0680 m 左部墻拱結(jié)構(gòu)單元塊體平均厚度 0592 m 左部仰拱結(jié)構(gòu)單元塊體平均厚度 0680 m 襯砌材料重度 23000 kNm3 地震荷載設(shè)計(jì)值墻拱結(jié)構(gòu)水平地震荷載設(shè)計(jì)值 0133 kNm2 仰拱結(jié)構(gòu)水平地震荷載設(shè)計(jì)值 0152 kNm2 4 工況和荷載組合 本次計(jì)算中共定義了 2 種 工況分列如下 工況 1 二襯工況組合 圍巖壓力 ＋ 外水壓力 ＋ 地震荷載 ＋ 襯砌自重 ＋ 地層彈簧 工況 2 初襯工況組合 圍巖壓力 ＋ 襯砌自重 ＋ 地層彈簧 其中參與計(jì)算的當(dāng)前工況為二襯工況組合 515 圍巖壓力分擔(dān)比例 二襯分擔(dān)比例 0600 初襯分擔(dān)比例 0400 52 計(jì)算成果 521 內(nèi)力計(jì)算成果 1 當(dāng)前工況的內(nèi)力圖如下 圖 51 彎矩圖 圖 52 軸力圖 圖 53 剪力圖 2 當(dāng)前工況的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如下 詳細(xì)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果從略 其中軸力彎矩的最大最小值為 軸力最大值發(fā)生在單元號(hào)為 87 的單元處 其值為 44885 kN 該處的彎矩為 384 kN m 軸力最小值發(fā)生在單元號(hào)為 30 的單元處 其值為 25180 kN 該處的彎矩為 3948 kN m 彎矩最大值發(fā)生在單元號(hào)為 99 的單元處 其值為 5064 kN m 該處的軸力為 42873 kN 彎矩最小值發(fā) 生在單元號(hào)為 106 的單元處 其值為 5622 kN m 該處的軸力為 43578 kN 522 配筋及正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算相關(guān)參數(shù) 1 配筋的相關(guān)參數(shù) 1 混凝土參數(shù) 混凝土等級(jí) C25 受壓區(qū)保護(hù)層厚度 350 mm 受拉區(qū)保護(hù)層厚度 350 mm 2 鋼筋參數(shù) 鋼筋種類 HPB235 鋼筋類型螺紋鋼筋 鋼筋直經(jīng) 220 mm 3 計(jì)算方法 按單一安全系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法計(jì)算 配筋方式對(duì)稱配筋 荷載組合永久＋基本可變荷載 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度安全系數(shù) K240 2 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的相關(guān)參數(shù) 計(jì)算方法依據(jù)《公路 隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D702021》 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件最大裂縫寬度允許值δ f020 mm 523 配筋及正常極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)果 1 各節(jié)點(diǎn)配筋及驗(yàn)算結(jié)果 詳細(xì)的配筋及正常極限狀態(tài)驗(yàn)算結(jié)果從略 2 極值點(diǎn)處配筋情況 極值點(diǎn)指軸力彎矩的最大最小值處 軸力最大值發(fā)生在單元號(hào)為 87 的單元處 該處所配受拉鋼筋的面積為 161250 mm2 所配受壓鋼筋的面積為 161250 mm2 軸力最小值發(fā)生在單元號(hào)為 30 的單元處 該處所配受拉鋼筋的面積為 91250 mm2 所配受壓鋼筋的面積為 91250 mm2 彎矩最大 值發(fā)生在單元號(hào)為 99 的單元處 該處所配受拉鋼筋的面積為 161250 mm2 所配受壓鋼筋的面積為 161250 mm2 彎矩最小值發(fā)生在單元號(hào)為 106 的單元處 該處所配受拉鋼筋的面積為 141250 mm2 所配受壓鋼筋的面積為 141250 mm2 524 混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算 詳細(xì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果從略 表 54 混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果表 極值點(diǎn) 單元 編號(hào) 軸力 N kN 彎距 M kNm 左值 kN 右值 kN K1 K2 抗壓強(qiáng) 度驗(yàn)算 抗拉強(qiáng) 度驗(yàn)算 極值 類型 87 44885 384 161586 130000 36 2896 Y N 30 25180 3948 60432 10355 24 411 Y Nmin 99 42873 5064 154344 105200 36 2454 Y M 106 43578 5622 104587 72383 24 1661 Y Mmin 說明 1 Y 表示滿足 N 表示不滿足 表示無須驗(yàn)算 2 左值由公式的左邊求出的值右值由公式的右邊求出的值 3 安全系數(shù) K1 系由規(guī)范表 9241 查得安全系數(shù) K2 系由驗(yàn)算公式計(jì)算所得 4 當(dāng)隧道施加對(duì)稱荷載時(shí)同一極值例如最大軸力可能會(huì)出現(xiàn)在多個(gè)單元上而上表只輸出其中某一個(gè)單元 5 N 表示軸力最大值 Nmin 表示軸力最小值 M 表示彎距最大值 Mmin 表示彎距最小值 第六章 洞口設(shè)計(jì)與計(jì)算說明 61 洞口洞門工程 611 洞口工程 1 洞口位置的確定應(yīng)符合下列要求 1 洞口的邊坡及仰坡必須保證穩(wěn)定有條件時(shí)應(yīng)貼壁進(jìn)洞條件限制時(shí)邊坡及仰坡的設(shè)計(jì)開挖最大高度可按下表 61 控制 表 61 洞口邊仰坡控制高度 圍巖分級(jí) III III IV VVI 邊仰坡坡率 貼壁 1∶ 03 1∶ 05 1 ∶ 05 1∶ 075 1∶ 075 1∶ 1 1∶ 125 1∶ 125 1∶ 15 高度 m 15 20 25 20 25 15 18 20 15 18 2 洞口位置應(yīng)高于山坡穩(wěn)定地質(zhì)條件較好處 3 位于懸崖陡壁下的洞口不宜切削原山坡應(yīng)避免在不穩(wěn)定的懸崖陡壁下進(jìn)洞 4 跨溝或沿溝進(jìn)洞時(shí)應(yīng)考慮水文情況結(jié)合防排水工程充分比選后確定 5 漫坡地段的洞口位置應(yīng)結(jié)合洞外路塹地制質(zhì)棄渣排水及施工等因素綜合分析確定 6 洞口的設(shè)計(jì)應(yīng)考試與附近的地面建筑及地下埋設(shè)物的相互影響必要時(shí)采取防范措施 2 洞口工程的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列規(guī)定 1 洞 口邊坡仰坡應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取加固防護(hù)措施有條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用綠化護(hù)坡 2 當(dāng)洞口處有坍方落石泥石流等時(shí)應(yīng)采取清刷延伸洞口設(shè)置明洞或支擋構(gòu)造物等措施 612 洞門工程 1 隧道應(yīng)修建洞門洞門形式的設(shè)計(jì)應(yīng)保證營運(yùn)安全并與環(huán)境協(xié)調(diào)設(shè)在城鎮(zhèn)旅游區(qū)附近及高速公路一級(jí)公路的隧道尤應(yīng)注意與環(huán)境相協(xié)調(diào)有條件時(shí)洞門周圍應(yīng)植樹綠化 2 洞門宜與隧道軸線正交 3 洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)定 1洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不小于 15m洞門端墻與仰坡之間水溝的溝 至襯砌拱頂外緣的高度不小于 10m 洞門墻頂高出仰坡腳不小于 05m 2 洞門墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫沉降縫和泄水孔洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其它工程類比法確定 3 洞門墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上應(yīng)視地形及地質(zhì)條件埋置足夠的深度保證洞門的穩(wěn)定 基底埋入土質(zhì)地基的深度不應(yīng)小于 10m嵌入巖石地基的深江不應(yīng)小于是 05m基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于 025m 地基為凍脹土層時(shí)應(yīng)進(jìn)行防凍脹處理基底埋置深度應(yīng)大于墻邊各種溝槽基底的埋置深度 4 松軟地基上地基礎(chǔ)可采取加因基礎(chǔ)措施 5 洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求 62 洞口及洞門的選擇 621 洞口一般規(guī)定 1 洞口位置應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)洞 外有關(guān)工程及施工條件營運(yùn)要求通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定 2 隧道應(yīng)遵循早進(jìn)洞晚出洞的原則不得大挖大刷確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定 3 洞口邊坡仰坡頂面及其周圍應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置排水溝及截水溝并和路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置 4 洞門設(shè)計(jì)應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào) 622 選擇原則 1 洞口 合理地選擇洞口位置是保護(hù)環(huán)境和保證順利施工安全營運(yùn)及節(jié)省工程造價(jià)的重要條件近年來公路建設(shè)已重視洞口位置的選擇但仍有不足之處隧道洞口處巖層破碎松散風(fēng)化較為嚴(yán)重地質(zhì)條件一般較差洞口施工或路塹開挖時(shí)破壞了山體原有的平衡容易產(chǎn)生坍塌順層滑動(dòng)等并且還存在洞口各部位與相關(guān) 工程施工干擾洞口棄渣處理不當(dāng)以及占用農(nóng)田影響居民生活等問題 針對(duì)目前隧道洞口存在的問題根據(jù)施工技術(shù)的進(jìn)步和條件的改善等情況提出了洞口位置應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)洞外有關(guān)工程及施工條件營運(yùn)要求通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定 隧道洞口位置受地形或氣象的影響一般有以下幾種形式 1 坡面正交型 這是一種隧道軸線與坡面正交的形式最為理想 2 坡面斜交型 隧道軸線與坡面斜交進(jìn)人邊坡切面與洞門為非對(duì)稱往往存在偏壓應(yīng)討論洞門形式和偏壓的影響 3 坡面平行型 是一種極端的斜交情況隧道在較長區(qū)段的單邊覆蓋層薄特別應(yīng)考慮偏壓往往容易出 問題應(yīng)盡量避免這種形式 4 山脊突出部進(jìn)入型 山脊突出部一般是穩(wěn)定的但山脊突出部的背后側(cè)可能存在斷層應(yīng)注意 5 溝谷部進(jìn)入型 存在巖堆等不穩(wěn)定堆積層地下水位較高泥石流雪崩等自然災(zāi)害容易發(fā)生 洞口軸線應(yīng)盡量與坡面正交采取斜交時(shí)洞口覆蓋層厚不應(yīng)小于 23 其邊仰坡應(yīng)采取噴錨支護(hù)加固