【正文】 續(xù)表310節(jié)點號彎矩(Nm)軸力(N)e0(m)抗壓驗算抗裂驗算123958+05不驗算抗壓合格221940+05不驗算抗壓合格316174 圖36 ANSYS計算彎矩圖圖37 ANSYS計算軸力圖利用ANSYS進行計算，得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值如310表。ANSYS建模生成的變形圖見圖35。根據(jù)荷載計算公式(31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況計得出荷載計算結(jié)果見表39。拱墻襯砌選用C25混凝土，底板墊層選用C20混凝土。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，弱風化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。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。間距為250mm。(在彎矩作用平面內(nèi)的復(fù)核)as=a’s=40mm， 假定為大偏心受壓，即取可得到受壓區(qū)高度：所以滿足要求。(2)判別大小偏心可得受壓區(qū)高度ξ為：故可按大偏心受壓計算。m，軸力值：N=105N，可得偏心距(e0)為:在彎矩作用方向，構(gòu)件的長細比,所以屬于短柱不考慮偏心距增大系數(shù)(即：η=)。截面為bh=1000350mm，采用C25混凝土和HRB335鋼筋，f cd=19MPa,fsd=fsd’= 360 MPa。m)軸力(N)e0 (m)抗壓驗算抗裂驗算412438+05合格不驗算抗裂42+05合格不驗算抗裂43+05合格不驗算抗裂44+05合格不驗算抗裂45+05合格不驗算抗裂46+05合格不驗算抗裂473352+05合格不驗算抗裂481241+05合格不驗算抗裂49+05合格不驗算抗裂50+05合格不驗算抗裂51+05合格不驗算抗裂52+05合格不驗算抗裂53+05合格不驗算抗裂54+05合格不驗算抗裂5513596+05合格不驗算抗裂5625645+05合格不驗算抗裂5721747+05合格不驗算抗裂5826812+05合格不驗算抗裂5950840+05合格不驗算抗裂6055230+05不驗算抗壓合格6145169+05合格不驗算抗裂6225865+05合格不驗算抗裂63+05合格不驗算抗裂6421166+05合格不驗算抗裂6540729+05不驗算抗壓合格6653626+05不驗算抗壓不合格 續(xù)表38 截面配筋驗算(縱向鋼筋)按最不利荷載組合對1單元進行強度驗算，結(jié)構(gòu)的最不利荷載組合彎矩值：M=58123N表38 結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值表節(jié)點號彎矩(NⅢ級圍巖截面計算的內(nèi)力圖如圖334。由ANSYS建模生成的變形圖見圖32。在ANSYS計算模型中，二次襯砌采用彈性平面梁單元模擬，彈性抗力以及隧道底部地基均采用彈簧單元模擬。根據(jù)本工程的特點，使用階段結(jié)構(gòu)安全性檢算采用“荷載－結(jié)構(gòu)”模式，即將支護和圍巖分開考慮，支護結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護結(jié)構(gòu)彈性支承。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)，支護結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同工作。根據(jù)荷載計算公式(31)~(314)，結(jié)合隧道所處地理環(huán)境情況得出荷載計算結(jié)果見表37。拱墻、仰拱襯砌選用C25混凝土，仰拱填充選用C20混凝土。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。 Ⅲ級圍巖結(jié)襯砌構(gòu)內(nèi)力計算和強度驗算區(qū)段里程：DK69+230~DK69+400圍巖級別：Ⅲ級圍巖容重：24kN/m3圍巖彈性抗力系數(shù)：850MPa/m圍巖似摩擦角：70176。若在不同的情況下，上面兩式滿足，則不需配筋，直接采用素混凝土；若不滿足，則需配筋。 結(jié)構(gòu)配筋計算采用破損階段法進行配筋計算，步驟如下： 檢驗是否配筋由截面內(nèi)力計算偏心距e0=M/N，比較e0/ 大小若 e0/h≤，系抗壓強度控制承載能力，按315式計算： (315)式中，Ra——混凝土的抗壓極限強度，K——安全系數(shù)，對于由抗壓強度控制承載能力時，K=；抗拉強度控制承載能力時，K=。)；B——隧道跨度(m)；θ——圍巖兩側(cè)摩擦角(176。②淺埋隧道 ( ) (310) (311)圍巖豎直均布松動壓力按式(312)計算： (312)圍巖水平均布松動壓力按公式(313)和公式(314)計算： (313) (314)式中，β——產(chǎn)生最大推力時的破裂角(176。）；φ0——圍巖計算摩擦角（176。表36 水平均布松動壓力經(jīng)驗公式圍巖級別ⅡⅢⅣⅤ水平勻布壓力e0＜(～)q(～)q(3)淺埋隧道圍巖松動壓力的計算方法:①超淺埋隧道 (h≤hq) 圍巖豎直均布松動壓力按公式(35)計算： q=γh (35)式中， q——豎直均布松動壓力(kN/m)γ——圍巖容重(kN/m3)。水平均布松動壓力e可根據(jù)豎直均布松動壓力由經(jīng)驗公式求得。等效高度值按式(32)和式(33)計算： hq = 2s1 ω （32） ω=1+i（B5） （33） 式中， hq——等效荷載高度值(m)；S——圍巖級別；ω——寬度影響系數(shù)；B——隧道寬度(m)；i——B每增加1m時，圍巖壓力的增減率(以B=5m為基準)，當B5m時，取i=，B5m時，取i=。系數(shù)2～，而在較堅硬圍巖中取低限。豎向和水平均布壓力的計算，根據(jù)隧道的埋深不同，選擇不同的計算公式。表35 預(yù)留變形量（mm）圍巖級別單線隧道雙線隧道Ⅱ—10～50Ⅲ20～5050～80Ⅳ50～8080～120Ⅴ80～120100～150注：圍巖破碎取大值；圍巖完整取小值。預(yù)留變形量的大小可根據(jù)圍巖級別、斷面大小、埋置深度、施工方法和支護情況等，采用工程類比法預(yù)測。(2)二次襯砌宜采用模筑混凝土或模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯砌界面宜采用連接園順的等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。表34 噴射混凝土的彈性模量(GPa)噴射混凝土強度等級C20C25C30彈性模量212325 隧道襯砌橫截面形狀及尺寸擬定襯砌類型采用復(fù)合式襯砌，其為由初期支護和二次襯砌及中間夾防水層組合而成的襯砌形式。表33 鋼筋的強度和彈性模量鋼筋種類屈服強度(MPa)抗拉極限強度(MPa)抗拉或抗壓計算強度(MPa)彈性模量(GPa)延伸率(%)HPB235(Q235)24038026021025HRB335(20MnSi)34052036020016噴射混凝土的強度等級不得小于C20?；炷恋牟此杀瓤刹捎?v=)。圖31 隧道建筑限界及內(nèi)輪廓 工程材料 混凝土和鋼筋混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中用混凝土的極限強度應(yīng)按表31采用。 建筑限界以及內(nèi)輪廓根據(jù)《標準軌距鐵路建筑限界》GB 。根據(jù)地層情況可采用的輔助性地層加固措施有：管棚超前支護，注漿小導(dǎo)管超前支護，鎖腳錨桿，加固注漿，回填注漿等。(2)礦山法區(qū)間隧道一般采用復(fù)合式襯砌，初期支護由型鋼格柵、鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土組成，二次襯砌采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。但依據(jù)地形設(shè)計坡度時，注意應(yīng)不超過限制坡度。(3)鐵路隧道對于行車來說線路的坡度以平坡為最好。在一座隧道內(nèi)最好不設(shè)一個以上的曲線。應(yīng)盡可能采用較短的曲線，或是半徑較大的曲線，使它的影響小一些。 隧道平面位置、洞口位置和縱斷面(1)中小型隧道平面位置遵照線路選線，長大隧道遵照隧道自身工程地質(zhì)選定，洞口位置選擇遵循“早進晚出”、地質(zhì)條件良好、地勢開闊、施工方便，技術(shù)、經(jīng)濟合理之處。判斷深淺埋，取最不利的橫截面并計算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載。計劃采用新奧法施工，隧道采用有仰拱形式斷面。當計及地震、人防或其它偶然荷載作用時，可不驗算結(jié)構(gòu)的裂縫寬度。當結(jié)構(gòu)處于有腐蝕性地下水時應(yīng)采取抗侵蝕措施，；(13)在永久荷載基本荷載組合作用下，應(yīng)按荷載效應(yīng)標準組合并考慮長期作用影響進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫驗算。第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計原則 設(shè)計依據(jù)《客運專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》 (TZ214—2005)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB50010—2005)《建筑荷載設(shè)計規(guī)范》 (GBJ9—2001)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 (GB50108—2001)《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》 (TBJ10003—2005)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范》 (TB10621—2009) 設(shè)計原則(1)主要構(gòu)件設(shè)計使用年限為100年。 物資供應(yīng)情況物資可利用隧道旁的314省道運輸，油料和火工品等材料可由供貨商直接供應(yīng)至各工區(qū)；棄碴場擋護工程用的塊石、片石及主體工程用碎石在盂縣附近材料質(zhì)量合格的石場購買；主體工程所采用的砂，在合格砂場購買。1斜井井口附近的地形比較開闊，施工場地可在井口附近布置。施工前期采用自發(fā)電以保證施工用電。 交通情況本設(shè)計標段交通便利，在DK73+斜井(寺坪斜井)井口與314省道相鄰。四季分明，夏季炎熱少雨，冬季寒冷干燥，年降水量在350～800mm。m；Qs= m3/dm；Qs= m3/d表22 各設(shè)計區(qū)段裂隙水情況序號區(qū)段里程地下水形式地下水水量備注1DK69+255~DK69+740雨季時有基巖裂隙水Q0= m3/d角礫狀泥灰?guī)r(膏溶角礫巖)對混凝土具有硫酸鹽弱腐蝕性。6DK74+040~DK74+160隧道洞身位于的巖層為斷層破碎帶及影響帶，巖體極破碎，呈散體狀結(jié)構(gòu)。4DK70+210~DK73+690隧道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，弱風化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整，呈大塊狀整體結(jié)構(gòu)。3DK70+065~DK70+210隧道洞身位于的巖層為竹葉狀灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄至中厚層狀，弱風化，巖體較完整。呈塊狀結(jié)構(gòu)，巖層平緩，拱頂易坍塌落石。太行山隧道本設(shè)計標段所屬范圍地層巖性見表21。山上植被較為茂密，基巖裸露，呈現(xiàn)山地地貌的典型特征。峽谷深切，多呈“V”字型，地形起伏較大，最大高差約600余米。 工程地質(zhì)和水文條件 地形地貌太行山隧道位于太行山脈中南段剝蝕低山和低中山區(qū)，沿線總的地勢特點呈現(xiàn)為西高東低，中西部最高的不對稱三角形。 工程數(shù)量本設(shè)計標段工程范圍為新建石家莊至太原鐵路客運專線重點工程，包括1寺坪斜井(DK73+=寺斜0+00，L=)及太行山隧道DK69+255～DK74+160段正洞的施工、竣工和缺陷修復(fù)，長度4905雙延米，包含隧道通風、設(shè)備安裝、監(jiān)控量測等工程。太行山隧道設(shè)計為雙洞單線鐵路隧道，隧道起止里程為DK69+255～DK97+094(左線)、YDK69+271～YDK97+119(右線)，兩線間距35m，隧道全長27839m,位于石太客運專線小寨車站和盂縣車站之間，通過該段太行山山脈的主峰越宵山。掌握隧道施工中主要施工工藝及施工步序，了解施工組織設(shè)計的編制與應(yīng)用。 預(yù)期目標通過本次設(shè)計，讓自己掌握隧道設(shè)計原則及有關(guān)技術(shù)指標和特長鐵路隧道的主要施工方法及其適用條件。明確各種施工工藝的主要技術(shù)指標和施工中的運輸方式、考慮各種變形影響。根據(jù)工程環(huán)境和圍巖地質(zhì)條件對隧道選擇不同施工方法、初期支護、二次襯砌以及其他防護措施等。 主要研究方法根據(jù)設(shè)計隧道的工程環(huán)境、施工要求及相應(yīng)的水文地質(zhì)條件，擬定隧道的襯砌斷面形式、荷載確定并且建立計算模型。做到與施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位協(xié)作，合理運用施工人員、機具、物料、資金和信息，實現(xiàn)施工質(zhì)量與造價在保證工期和安全施工的前提下的最佳解決方法。包括主要施工方法、施工