【正文】 039。 ???? 所以 x=70mm 聯(lián)解以上方程得： )( )( 39。039。； )(39。 設(shè)縱向受拉鋼筋的面積為 As′ （離軸力 N 比較近）； 離軸力比較遠(yuǎn)的鋼筋面積為 As；都采用 Q235； 根據(jù)平衡方程得： sysyc m d AfAfbxfN ??? 39。 滿足要求！ （ 2）結(jié)構(gòu)承受最大負(fù)彎矩的配筋計(jì)算 混凝土 C25，偏心受壓， Q235 鋼 材 Mmax＝ 144396N syc m ds ahf xhbxfNeA ? ??? 式中： mNNe ???? 1 9 7 0 3 5 0 3 1 2 5 0 6 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 41 MPafcm ? ； ? ?)35365(188 , ?? ????????SA 0 2m in mmbh ????? 顯然有： bhAs min, ?? 但根據(jù)規(guī)范要 求，鋼筋混凝土的配筋不得小于規(guī)定得最小配筋（構(gòu)造配筋）。039。0 sssc m d ahAfxhbxfeN ????? ； 公式中： si ahee ???? 20? 352365483 ??? ? bf Nx cmd ?? ?? ? 則 mmhx 0 03 6 0 ???? 且 39。)2( 39。39。 b=1000mm， h=400mm， mmaa ss 35??? ，采用 C25的混凝土 mmahh s 365354000 ????? 1初始偏心距 e0: .4383125061368910 mmNMe ??? mmhmme 0 93 6 8 3 00 ????? 所以不考慮附加偏心矩的影響， 0?ae ； 此時(shí)的初始偏心矩為： mmeee ai 4830 ??? ； 根 據(jù)所取的計(jì)算模型，因?yàn)????hl 所以取偏心矩增大系數(shù) ?? ； 2配筋計(jì)算： 由 1的計(jì)算可知：偏心距： mmee ii 483???? ； 大小偏心距的判別：按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D70— 2020）有： mmhmmee ii 0 ????? ? 所以按大偏心計(jì)算。 配筋計(jì)算 （ 1）結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋 計(jì)算： 矩形截面的配筋計(jì)算： M=136891N m；軸力為 N=312506N； 最大負(fù)彎矩為 M=144396N 利用 Ansys 有限元分析結(jié)果圖主要有：彎矩圖、軸力圖。其有限元模型如下圖所示： 圖 有限元模型圖 注意：為了使模型的計(jì)算結(jié)果盡可能的與實(shí)際情況的結(jié)果相近，用桿單元模擬圍巖抗力時(shí)要注意桿單元是只能受壓，是不能受拉的；因此，在模型建立和計(jì)算時(shí)要把受拉的桿單元全部去掉，最后的結(jié)果是 桿單元是全受壓的。 該原理的基本假定：隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)是放置在彈性地基上的梁，梁在地層壓力作用下將產(chǎn)生向地基方向的變形，地基將給梁以反作用力 (即彈性抗力 )，彈性抗力的大小和分布形式可根據(jù)不同的假定來(lái)得到，在本設(shè)計(jì)中，我們采用局部變形理論 (即溫克爾假定 )：認(rèn)為地基可以看成由無(wú)限多個(gè)各自孤立的彈簧構(gòu)成，梁放在彈簧上，地基的沉降即相當(dāng)彈簧壓縮 ，彈簧常數(shù)即相當(dāng)于彈性壓縮系數(shù)，通過(guò)這一假定后，可以計(jì)算出結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。 埋置深度的計(jì)算 Ⅲ級(jí)圍巖埋置深度的計(jì)算 深埋、淺埋隧道分界深度 : HQ= 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 = = m Ⅳ級(jí)圍巖埋置深度的計(jì)算 深埋、淺埋隧道分界深度 : Hq= = = m 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，該公路隧道均為深埋隧道。 Ⅳ級(jí)圍巖垂直均布?jí)毫Φ挠?jì)算： 由 )5(1 1???????tsBihhq??? 的Ⅳ級(jí)圍巖的垂直均布?jí)毫?q的值； 由相關(guān)數(shù)據(jù)的： )5(1 ??? tBi? =1+（ 135） XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 30 = ? ??? sh = 23 = m hq ?? =21 = KN/m2 Ⅳ級(jí)圍巖水平均布?jí)毫Φ挠?jì)算： 由 qe ?? 得Ⅳ級(jí)圍巖水平均布?jí)毫χ担? 拱頂水平壓 力： qe ?? = = KN/m2 邊墻底部水平壓力： )( td Hqe ?? ?? =（ +21 8） = KN/m2 為了計(jì)算的方便和保證圍巖的穩(wěn)定與安全，Ⅳ級(jí)圍巖的水平均布?jí)毫Σ捎靡环N值 KN/m2進(jìn)行計(jì)算。 Ⅲ級(jí)圍巖荷載計(jì)算 根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D70— 2020） 和《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》（ JTG – T D70— 2020）的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算圍巖的垂直均布?jí)毫?q和水平均布?jí)毫?e。 埋深較淺的隧道可只計(jì)入圍巖的松散壓力；埋深較大的隧道不僅應(yīng)計(jì)入圍巖的松散壓力，而且應(yīng)計(jì)入圍巖的形變壓力；連供隧道、小凈距隧道可不計(jì)入形變壓力。在對(duì)初期支護(hù)或二次襯砌進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行荷載分配，確定該支護(hù)層相應(yīng)的計(jì)算荷載。 隧道圍巖壓力計(jì)算過(guò)程中，應(yīng)符合以下原則： （ 1）本規(guī)定適用于鉆爆法施工的隧道，采用其他施工方法建設(shè)的隧道可參考采用。 圍巖壓力計(jì)算的一般規(guī)定 作為在隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力為松散壓力、形變壓力、膨脹壓力以及沖擊壓力等?？紤]到 錨桿的襯托，各級(jí)圍巖均 采用鋼拱架支護(hù)具體見(jiàn)表 ?？紤]該隧道為高速公路隧道，隧道圍巖地質(zhì)條件和施工條件，按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTG D702020）設(shè)計(jì)噴射混凝土內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)。 圍巖分級(jí)表（見(jiàn)下規(guī)范表 ）中的巖體強(qiáng)度應(yīng)力比的計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定： （ 1）、當(dāng)有地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)： 1?rVm fKS ? 式中 Sm— 巖體強(qiáng)度應(yīng)力比； rf — 巖體單軸飽和抗壓強(qiáng)度（ Mpa）； KV— 巖體完整性系數(shù)； 1? — 垂直洞軸線的較大主應(yīng)力（ KN/m2）； （ 2）、當(dāng)無(wú)地應(yīng)力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)： H???1 式中 ? — 巖體重力密度（ KN/m3）； H— 隧洞頂覆蓋層厚度（ m）； 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 22 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 24 工程類比法公路隧道錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)下規(guī)范表 （摘自《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（ GB500862020））。 （ 6）對(duì)圍巖整體穩(wěn)定性驗(yàn)算，可采用數(shù)值解法或解析解法；對(duì)局部可能失穩(wěn)的圍巖塊體的穩(wěn)定性驗(yàn)算，可采用塊體極限平衡方法。 （ 4）對(duì)Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖中毛洞跨度大于 5m 的工程，除應(yīng)按照本規(guī)范表 的規(guī)定選擇初期支護(hù)的類型與參數(shù)外，尚應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，以最終確定支護(hù)類型和參數(shù)。 （ 3）錨噴支護(hù)施工設(shè)計(jì)階段，應(yīng)做好工程的地質(zhì)調(diào)查工作，繪制地質(zhì)素描圖或展示圖，并標(biāo)明不穩(wěn)定塊體的大小及其出露位置。 錨噴支護(hù)的一般規(guī)定 （ 1）錨噴支護(hù)的設(shè)計(jì)，宜采用工程類比法，必要時(shí)應(yīng)結(jié)合監(jiān)控量測(cè)法及理論驗(yàn)算法。 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖的初期支護(hù)設(shè)計(jì) Ⅳ級(jí)圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 Ⅳ 級(jí)圍巖隧道的寬度 B 與高度 H 確定 可按下式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為： 1 ?????????? edrB m ????????? edrHH m 式中： 1 r — 拱部圓弧半徑； d— 襯砌厚度預(yù)估為 ； e— 預(yù)留變形量取為 ； 1H— 路面至起拱線的高度 。 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 第五章 隧道洞身初期支護(hù)設(shè)計(jì) 支護(hù)形式的選擇及參數(shù)確定 由于 該公路 隧道為高速公路隧道，隧道洞 口處 圍巖級(jí)別為 Ⅳ 級(jí)，隧道洞身圍巖為 Ⅳ 、Ⅲ 、Ⅱ 級(jí)圍巖，其中 Ⅳ 級(jí)圍巖分布在隧道進(jìn)出口段長(zhǎng)度為 35m范圍內(nèi) ， Ⅲ 級(jí)圍巖長(zhǎng)度為90m， Ⅱ 級(jí)圍巖長(zhǎng)度為 155m， Ⅳ 級(jí) 圍巖一般無(wú)自穩(wěn)能力成洞條件差 可能 發(fā)生中大塌方，Ⅲ 級(jí)圍 巖自穩(wěn)能力差成洞條件 較好 ， 可能會(huì)出現(xiàn) 小塌方 ，Ⅱ 級(jí)圍巖自穩(wěn)能力 較好 成洞條件 較好 。 檢算條帶“Ⅲ” 1 土壓力的計(jì)算 由以 上計(jì)算知 ?? ????? ??? HH ????? HH HH ?? 11 1 ???????? HE H? )()(22 1 ???????????? HE H? 21 EEE ?? ??? ??????? bHG ? 222 ???????? bHG ? 21 GGG ?? =+= 2滑動(dòng)穩(wěn)定的驗(yàn)算： ????? ?? ENfK C 滿足滑動(dòng)穩(wěn)定的要求。 檢算條帶“Ⅱ” 1 土壓力的計(jì)算： 由以上計(jì)算知： ?? ????? ??? HH 22 ???????? ?? HE ??????? HbG ? 2 墻身截面偏心的驗(yàn)算： ,23)3121( ?????? HEM 偏心距 be ?????? NMeb 滿足墻身截面偏心的要求。 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 （ 3）合力的偏心距的驗(yàn)算： ????? ? ?? N MMC y ???????? BCBe 滿足基底合力的偏心距。 檢算條帶“Ⅰ” Ⅰ 圖 XXX 公路隧道設(shè)計(jì) 16 壓力的計(jì)算 （ 1）各項(xiàng)物理學(xué)指標(biāo) 060?? 24?? KN/m3 f= ?? ?? ?? Mpa 水泥砂漿砌片石 322 /a kN m? ? （ 2）土壓力系數(shù) )(? 的計(jì)算： )t a nt a n1(t a n)t a n1(t a n )t a nt a n1)(t a n)( t a nt a n)( t a nt a n1(t a nt a nt a nt a n 222????? ??????????? ??? ??????? ???? ??????? ?? )()tantan1)(t a n( )tantan1)(tan(t a n ?? ????? ??? ???? ????? （ 3）土壓力的計(jì)算： 2/ mKNHH ????? ??? mKNHE / 22 ?????? ?? mKNHbG / ????? ? 2 穩(wěn)定性及強(qiáng)度的檢算： （ 1） 傾覆穩(wěn)定的驗(yàn)算： mmKNM y /)( ??????? mmKNM /0 ????? ???? ?? MMK y 滿足傾覆穩(wěn)定的要求。 “Ⅱ“作為檢算條帶，檢算其截面偏心和強(qiáng)度。 洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 洞門類型選擇 本隧道進(jìn)口端和出口端洞口圍巖基本相同，為Ⅳ級(jí)圍巖，地質(zhì)狀況一般，擬采用翼墻式洞門。 （ 4）松軟地基上的基礎(chǔ)，可采取加固基礎(chǔ)措施?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不小于 ，嵌入巖石地基的深度不小于；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于 。 （ 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)合其他工程類比確定。根據(jù)洞門所處地段的地形地貌及工程地質(zhì)條件，遵從 “ 早進(jìn)洞，晚出洞 ” 的設(shè)計(jì)原則，并考慮洞門的實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀等因素，因此本隧道使用 翼 墻式洞門 。 洞門的設(shè)計(jì)方案 洞門形式的選擇 本隧道按隧道分類屬 短 隧道，基本服從于路線走向，路線與地形等高線基本正交，洞門按受力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隧道洞口（出口）隧道圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)巖性為強(qiáng)風(fēng)化下帶～弱風(fēng)化玄武巖為主，巖石柱狀節(jié)理很發(fā)育， 巖質(zhì)較硬，完整性差 。 （ 2）自然風(fēng)阻力的計(jì)算 隧道斷面當(dāng)量直徑 隧道斷面周長(zhǎng) rr AD ?? 4 40804?? m8? 自然風(fēng)阻力 2e 21 nrrm VDLP ??????? ??? ）（ ???????? ???? ??? 2/ mN? 計(jì)算交通通風(fēng)力 tVLNn ??? 3600 2982600??? ? 汽車等效阻抗面積 ? ? clclCSCSm ArArA ?? ??????? 111 ? ? ??????? ?? m? 交通通風(fēng)力 2020 屆土木工程專業(yè)學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 ? ?22 rtrmt VVnAAP ?????? ? 2)( ????? ?? 2/ mN? 計(jì)算通風(fēng)阻抗力 22)1( rrrer VDLP ??????? ???