【正文】 Ⅴ級(jí)圍巖配筋計(jì)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(qiáng)度驗(yàn)算 28 +05 +05 4 29 +05 +05 4 30 +05 +05 4 單元 28 配筋計(jì)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。2 80a??mm，取 239。)gg gsk N eAA R h a??? ?， 0 1 0 3 3 5 0 / 2 4 0 3 2 m m2 she e a ?? ? ? ? ? ? ? ? 得： 39。sxa? ； 此時(shí)公式為：039。 則：wkNx Rb? =44mm ??170mm 故屬于大偏心受壓 又： x =44mm 39。39。 則矩形的截面對(duì)稱小偏心受壓構(gòu)件的鋼筋截面面積，可按下面公式計(jì)算： 2a 0 g g 00. 5 ( )KNe R bh R A h a??? ? ? (56) 當(dāng)軸向力 N 作用于鋼筋 gA 重心與鋼筋 gA? 的重心之間時(shí)，尚應(yīng)符合下列要求： 2a 0 g g 00. 5 ( )KNe R bh R A h a?? ? ? (57) Ⅲ級(jí)圍巖 配筋計(jì)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(qiáng)度驗(yàn)算 21 +04 +05 不合格 22 +04 +05 不合格 27 +04 +05 不合格 28 +04 +05 不合格 29 +04 +05 不合格 30 +04 +05 不合格 31 +04 +05 不合格 36 +04 +05 不合格 37 +04 +05 不合格 單元 37 配筋計(jì)算 bh??1000mm? 350mm，荷載產(chǎn)生的最大軸向力設(shè)計(jì)值為：N=? 535KN,M=? ，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35( aR =, wR =， 1R =)，縱向受力鋼筋選用 Q235 級(jí)( gR =380 2N/mm )；取 39。在對(duì)稱配筋時(shí)，s s s sAA ??????， ，1cNx fb?? (1)當(dāng) ? 時(shí)，為大 偏心受壓。 當(dāng) 0 ? 時(shí)，由抗壓強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗裂；當(dāng) 0 ? 時(shí)，由抗拉強(qiáng)度控制承載能力，不必檢算抗壓。 隧道截面抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算： aKN R bh??? (53)式中 ， K—— 安全系數(shù)， K 值見(jiàn)表 46； N —— 軸向力 ； aR —— 混凝土或襯砌的抗壓極限強(qiáng)度， aR 值見(jiàn)表 47； ?—— 構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，對(duì)于隧道襯砌可取 ?? ； b—— 截面寬度 ； h —— 截面厚度 ； ? —— 軸向力偏心影響系數(shù)，查《規(guī)范》可得，計(jì)算公式如下：230 0 01 .0 0 0 0 .6 4 8 ( / ) 1 2 .5 6 9 ( / ) 1 5 .4 4 4 ( / )e h e h e h? ? ? ? ?。 節(jié)點(diǎn)號(hào) 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(qiáng)度驗(yàn) 算 1 +02 +05 +00 1 2 +02 +05 +00 1 3 +03 +05 +00 1 表 52 Ⅲ級(jí)圍巖彎矩圖 圖 53 Ⅲ級(jí)圍巖軸力圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 續(xù)表 節(jié)點(diǎn)號(hào) 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(qiáng)度驗(yàn)算 4 +03 +05 1 5 +04 +05 3 6 +04 +05 3 7 +04 +05 3 8 +04 +05 3 9 +03 +05 +00 1 10 +04 +05 3 11 +04 +05 3 12 +03 +05 +00 1 13 +03 +05 +00 1 14 +03 +05 +00 1 15 +03 +05 +00 1 16 +03 +05 +00 1 17 +03 +05 +00 1 18 +03 +05 +00 1 19 +04 +05 1 20 +04 +05 3 21 +04 +05 4 22 +04 +05 4 23 +04 +05 3 24 +04 +05 1 25 +03 +05 +00 1 26 +04 +05 3 27 +04 +05 4 28 +04 +05 4 29 +04 +05 4 30 +04 +05 4 31 +04 +05 4 32 +04 +05 3 33 +03 +05 +00 1 34 +04 +05 1 35 +04 +05 3 36 +04 +05 4 37 +04 +05 4 38 +04 +05 3 39 +04 +05 1 40 +03 +05 +00 1 41 +03 +05 +00 1 42 +03 +05 +00 1 43 +03 +05 +00 1 44 +03 +05 +00 1 45 +03 +05 +00 1 46 +03 +05 +00 1 47 +04 +05 3 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 續(xù)表 48 +04 +05 3 49 +03 +05 1 50 +04 +05 3 51 +04 +05 3 52 +04 +05 3 53 +04 +05 3 54 +03 +05 1 55 +03 +05 +00 1 56 +02 +05 +00 1 強(qiáng)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 Ⅴ級(jí)圍巖 襯砌內(nèi)力 計(jì)算 與強(qiáng)度檢算 選擇的混凝土和圍巖參數(shù)見(jiàn)表 54。 ANSYS 代碼見(jiàn)附錄 C。 垂直壓力和水平壓力計(jì)算如下： 002000000021246 , 23 , t a n 1 , t a n 1t a n ( t a n 1 )t a n t a n 46t a n t a nt a n t a n 1t a n [ 1 t a n ( t a n t a n ) t a n t a n ]t a n( ) 21 kN/ m72 .63 kN/ mhqhBe e h? ? ? ??????????? ? ? ? ? ??????? ? ? ? ? ??? ? ?????? ? ?? ? ?? ? ? 襯砌內(nèi)力計(jì)算 在襯砌的內(nèi)力計(jì)算中，首先根據(jù)擬訂襯砌結(jié)構(gòu)的厚度及圍巖的參數(shù)值，然后在ANSYS 程序中建立模型并添加約束，進(jìn)行加載，最后求得各單元的內(nèi)力值。 1q 0. 45 2 sh ??? ? ? (51) 1 ( 5)iB? ? ? ? (52) 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 式中， B—— 坑道的寬度； I—— B 每增加 1m，圍巖壓力的增減率 (以 B=5m 為基準(zhǔn) )， 當(dāng) B5m 時(shí)，取 i=米， B5m 時(shí)，取 i=； qh —— 等效荷載高度值； S—— 圍巖級(jí)別； γ —— 圍巖的容重； ω —— 寬度的影響系數(shù)； 1 ( 5 ) 1. 69 miB? ? ? ? ? 1q 0. 45 2 12 .1 68sh ??? ? ? ? 根據(jù)公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范， Ⅵ ~Ⅴ圍巖取 qh ，Ⅰ ~Ⅲ圍巖取 2 qh 。 1q 0. 45 2 sh ??? ? ? )5(1 ???? Bi? = ， 1q 0. 45 2 3. 02 4sh ??? ? ? ?m H 大于 qh ，因此隧道為深埋。 176。建筑輪廓圖見(jiàn)附圖 4。公路隧道的凈空除包括公路建筑限界外，還包括通風(fēng)管道、照明設(shè)備、防災(zāi)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行管理設(shè)備等附屬設(shè)備所需的空間以及富于量和施工允許誤差等 公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范建筑限界 的規(guī)定： (1)建筑限界高度，高速公路、一級(jí)公路取 ，該隧道為高速 公路隧道故取 (2)當(dāng)設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，不設(shè)余寬：當(dāng)不設(shè)置檢修道或人行道時(shí)，應(yīng)設(shè)不小于 25cm 的余寬 (3)隧道路面橫坡，當(dāng)隧道為單向交通時(shí)，應(yīng)取單面坡，該隧道為雙線單向故取單面坡。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 4 章 內(nèi)輪廓的確定 內(nèi)部?jī)艨盏拇_定 公路隧道凈空包括公路建筑限界如圖 41 通風(fēng)及其他所需的斷面積斷面形狀和尺寸應(yīng)根據(jù)圍巖壓力求得最經(jīng)濟(jì)值。 Ⅱ級(jí) 圍巖 左線 ZK20+800～ ZK21+085段，共 360m； 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Ⅱ級(jí) 圍巖為微風(fēng)化灰?guī)r，中～厚層狀，受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，裂隙發(fā)育，方解石和泥炭質(zhì)充填，呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。 Ⅲ級(jí) 圍巖微風(fēng)化砂巖、頁(yè)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)造影響較重，裂隙發(fā)育，多為方解石及炭質(zhì)物充填，層間結(jié)合一般，呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。圍巖開挖后，拱部無(wú)支護(hù)時(shí)容易產(chǎn)生坍塌，側(cè)壁穩(wěn)定性較差，受斷層、褶皺影響可發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。 Ⅴ級(jí) 圍巖合計(jì) 360m，其中同古方向洞口段為第四系坡洪積層的亞粘土混碎石組成，結(jié)構(gòu)較松散其余段為強(qiáng)～弱風(fēng)化頁(yè)巖、砂巖、泥質(zhì)砂巖夾灰?guī)r，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，呈角礫碎石狀松散結(jié)構(gòu)。 隧道圍巖分類 隧道范圍內(nèi)可分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 級(jí) 圍巖。 不良地質(zhì)現(xiàn)象 據(jù)地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果，測(cè)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。其它地層以碎屑巖為主，僅局部夾有 灰?guī)r，呈非可溶巖夾可溶巖，有利于巖溶發(fā)育，其中在 ZK12 號(hào)孔就揭露到充填溶洞，但由于灰?guī)r夾層厚度薄，只能局部發(fā)育成小規(guī)模的溶洞 (隙 )。 據(jù)在 ZK11 號(hào)孔取的 地下水及 ZK10 號(hào)孔旁沖溝中取的地表水水樣分析結(jié)果：PH=～ ,侵蝕性 CO2=～ ， SO42=， HCO3=～，按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》 (JTJ06498)中附錄 D的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，隧道區(qū)地下水及地表水對(duì)混凝土無(wú)分解類腐蝕性。 本次勘察只在賀州方向洞口區(qū)的 ZK11 號(hào)孔的溶洞中發(fā)現(xiàn)有地下水位，水位高程為 ，位于設(shè)計(jì)路基之上，和鉆孔旁的沖溝地表水 (水位高程約 210m)聯(lián)系不大，該洞口區(qū)地下水及降雨后的沖溝地表水對(duì)隧道影響較大。巖土透水性在垂向上可分為：土層和強(qiáng)風(fēng)化巖層為透水層，據(jù) 2個(gè)鉆孔注水試驗(yàn)結(jié)果，滲透系數(shù) K為 ～ 。由于區(qū)內(nèi)地勢(shì)陡峻，溝谷密布，巖土層透水性不佳，大氣降水多順山坡流失，少量滲入風(fēng)化層的地下水多以分散滲流形式排入鄰近沖溝，不具備向較深部位滲透的構(gòu)造、巖性和地貌條件，因此區(qū)內(nèi)地下水總體不豐富，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 水文地質(zhì)特征 測(cè)區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降雨量 1500～ 1800mm，為區(qū)域地下水的補(bǔ)給源?！?45186?！?130186。巖性有紫紅色厚層砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖，下部有含礫砂巖，中部砂質(zhì)頁(yè)巖較多，巖石致密堅(jiān)硬，常形成陡坡地形。巖石抗風(fēng)化能力 較郁江組砂巖及蓮花山組砂巖弱，常形成低緩的山坡及谷地為特征。原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化后頁(yè)巖呈碎塊狀，硅質(zhì)灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r呈灰黃色多孔狀及黃色土狀。局部有小褶曲。傾角20186。巖層傾向 80186。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(yè)巖，偶夾薄層灰?guī)r；中部為灰色，深灰色，綠色砂質(zhì)頁(yè)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(yè)巖，偶夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r。 該層在 ZK7～ 9號(hào)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(jiān)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。巖石中節(jié)理發(fā)育，被方解石及炭質(zhì)物充填，呈塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。其中 ZK ZK13 號(hào)孔為灰綠色泥質(zhì)砂巖夾淺灰色砂巖、 ZK11號(hào)孔為灰色灰?guī)r。其中 ZK1 ZK13 號(hào)孔揭露到強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖夾砂巖，厚 ～ ，在ZK10號(hào)孔揭露到 厚的強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。與下伏中泥盆統(tǒng)郁江組 (D2y)地層為斷層接觸。∠ 20176。本巖性組巖石以淺紫紅色為主，巖層產(chǎn)狀主要為 260176。中部為灰色、灰白色、灰綠色厚層長(zhǎng)石石英砂巖，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，偶含 1～ 2mm長(zhǎng)石、石英礫，呈半滾圓～滾圓狀，原生巖石致密堅(jiān)硬，地表風(fēng)化較深，呈灰白色砂土狀。