【正文】 11 42 23 44 25 46 27 48 1∑——————— —計(jì)算精度的校核為以下內(nèi)容：根據(jù)拱頂切開點(diǎn)的相對轉(zhuǎn)角和相對水平位移為零的條件來檢查 （）式中：閉合差：式中： 閉合差：將內(nèi)力計(jì)算結(jié)果按比例繪制成彎矩圖M和軸力圖N， 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖 襯砌截面強(qiáng)度檢算檢算拱頂截面、拱腳截面、最大軸力截面三個(gè)截面。拱頂截面（截面0）（1）根據(jù)構(gòu)造配筋，m，m 其中：b為截面寬度，h為截面厚度。（2）偏心距計(jì)算mm此構(gòu)件為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對其進(jìn)行驗(yàn)算。 （3）假定為大偏心構(gòu)件 對于隧道襯砌、明洞拱圈和墻背緊密回填的明洞邊墻，可取偏心距增大系數(shù)。 （4）在彎矩作用平面的強(qiáng)度驗(yàn)算 構(gòu)件所受彎距為正彎距，下側(cè)受拉，根據(jù)配筋圖，縱向受力鋼筋采用HRB335,面積mm2/m，鋼筋直徑25mm。箍筋選12mm。混凝土強(qiáng)度等級采用C25，經(jīng)查規(guī)范抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為MPa， MPa。混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為， MPa， MPa。 （）其中：mm由（）可計(jì)算出 （）其中：mm由（）可以算出 N作用于Ag和中心之間時(shí)，中性軸位置按下式確定： （）其中：m。由式（）得解得mm而mm,x。且mm,x＞。則為大偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為鋼筋受拉破壞，故K=，截面承載力驗(yàn)算按下式計(jì)算： （）KN＞KN（5）在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算 m，m 長細(xì)比，經(jīng)查規(guī)范 。則： 所以強(qiáng)度驗(yàn)算合格。 (6) 裂縫寬度驗(yàn)算按下式計(jì)算最大裂縫寬度： () 各系數(shù)取值計(jì)算如下：構(gòu)件受力特征系數(shù)α=有效受拉混凝土截面面積 縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力之間的距離：受拉鋼筋應(yīng)力裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：,故,， 裂縫寬度合格。軸力最大截面（截面5） （1）根據(jù)構(gòu)造配筋，m，m其中：為截面寬度，為截面厚度。（2）偏心距計(jì)算mm此構(gòu)件為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對其進(jìn)行驗(yàn)算。（3）假定為大偏心構(gòu)件對于隧道襯砌、明洞拱圈和墻背緊密回填的明洞邊墻，可取偏心距增大系數(shù)。（4）在彎矩作用平面的強(qiáng)度驗(yàn)算構(gòu)件所受彎距為正彎距，下側(cè)受拉，根據(jù)配筋圖，縱向受力鋼筋采用HRB335,面積mm2/m，鋼筋直徑25 mm。箍筋選12mm。混凝土強(qiáng)度等級采用C25，經(jīng)查規(guī)范抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為MPa， MPa?；炷翉?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為， MPa， MPa，mm，mm。由（）可計(jì)算出mm由（）可以算出mmN作用于Ag和中心之間時(shí)由式（）得解得mm而mm,x＜。且mm,x＞。則為大偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為鋼筋受拉破壞，故K=，截面承載力驗(yàn)算按下式計(jì)算： （）KN＞KN （5）在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算m，m長細(xì)比，經(jīng)查規(guī)范 。則： 所以強(qiáng)度驗(yàn)算合格。（6）裂縫寬度驗(yàn)算按下式計(jì)算最大裂縫寬度： （） 各系數(shù)取值計(jì)算如下：構(gòu)件受力特征系數(shù)α=有效受拉混凝土截面面積 縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力之間的距離：受拉鋼筋應(yīng)力裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)：,故,， 裂縫寬度合格。拱腳截面（8截面）（1）根據(jù)構(gòu)造配筋，m，m其中：b為截面寬度，h為截面厚度。（2）偏心距計(jì)算mm此構(gòu)件為偏心受壓構(gòu)件，應(yīng)考慮偏心距增大系數(shù)的影響，按偏心構(gòu)件對其進(jìn)行驗(yàn)算。（3）假定為大偏心構(gòu)件對于隧道襯砌、明洞拱圈和墻背緊密回填的明洞邊墻，可取偏心距增大系數(shù)。（4）在彎矩作用平面的強(qiáng)度驗(yàn)算構(gòu)件所受彎距為正彎距，下側(cè)受拉，根據(jù)配筋圖，縱向受力鋼筋采用HRB335,面積mm2/m，鋼筋直徑25 mm。箍筋選12mm?；炷翉?qiáng)度等級采用C25，經(jīng)查規(guī)范抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為MPa，MPa?；炷翉?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值MPaMPa，mm，mm。 由（）可計(jì)算出mm 由（）可以算出mm N作用于Ag和中心之間時(shí)由式（）得解得mm 而mm,x＞。且mm,x＞。則為小偏心受壓構(gòu)件，構(gòu)件破壞為混凝土受壓破壞，故K=，截面承載力驗(yàn)算按下式計(jì)算： （）左邊=KNm右邊= KNm左邊＜右邊 由于N作用在鋼筋與鋼筋重心之間，故還應(yīng)滿足下式： （） 由于 ，故上式顯然滿足（5）在垂直于彎距作用平面內(nèi)的強(qiáng)度驗(yàn)算 m，m 長細(xì)比，經(jīng)查規(guī)范 。則： 所以強(qiáng)度驗(yàn)算合格。（6）裂縫寬度驗(yàn)算由于mmmm，故可不進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 本章小結(jié) 本章主要涉及到明洞的長度確定，內(nèi)力計(jì)算、配筋驗(yàn)算等，使書本知識能與實(shí)踐相結(jié)合，加深對書本知識的理解。第5章 襯砌設(shè)計(jì) 概述青龍山隧道為長隧道，基本為Ⅳ級圍巖，穩(wěn)定性差，為了保證行車安全，因而采用復(fù)合式襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)。復(fù)合式襯砌是以錨桿、噴射混凝土或鋼筋網(wǎng)混凝土、鋼拱架為初期支護(hù)，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護(hù)，在兩次襯砌之間設(shè)PVC復(fù)合防水板作為防水層的一種隧道襯砌方法。其優(yōu)點(diǎn)是能充分發(fā)揮噴錨支護(hù)快速、及時(shí)、與圍巖密貼的特點(diǎn)，充分發(fā)揮圍巖的自承能力，使二次襯砌所受的作用力減到最小，防水層能很好解決隧道襯砌滲漏水，二次襯砌的模筑混凝土襯砌具有可靠的作用，能保證隧道內(nèi)壁平整，滿足隧道對外觀的基本要求。復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì)方法主要有工程類比法和理論計(jì)算法兩大類，目前工程實(shí)踐中多以工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，青龍山隧道設(shè)計(jì)擬采用工程類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)。在施工過程中加強(qiáng)對隧道圍巖壓力、位移的監(jiān)控量測，根據(jù)數(shù)據(jù)回歸分析，及時(shí)對掘進(jìn)、支護(hù)、襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或改變施工方法。實(shí)際步驟進(jìn)行簡要闡述如下：（1） 根據(jù)工程地質(zhì)資料。按照公路隧道圍巖分類方法確定圍巖級別。（2） 根據(jù)圍巖級別參照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）給定的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)場圍巖監(jiān)控量測信息對設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終確定襯砌支護(hù)參數(shù)。（3） 按選定的初期支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工，對初期支護(hù)變形進(jìn)行監(jiān)控量測并繪制位移—時(shí)間曲線。（4） 施工監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的反饋初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式組合使用，根據(jù)不同圍巖級別區(qū)別組合。錨桿支護(hù)采用全長粘結(jié)錨桿。由工程類比法，結(jié)合《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，初期支護(hù)噴射混凝土材料采用C20 級混凝土。其他參數(shù)、錨桿布置見襯砌斷面圖。二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，利用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算和驗(yàn)算。施作前實(shí)測收斂；位移值應(yīng)達(dá)到總位移的80%90%；；隧道周邊位移速率有明顯減緩趨勢。當(dāng)不能滿足上述要求時(shí)，必須要及時(shí)采取措施，加強(qiáng)初期支護(hù)，并修改原設(shè)計(jì)參數(shù)或調(diào)整施工方法。 隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表圍巖級別噴射混凝土厚度（cm）錨桿（m）鋼筋網(wǎng)鋼拱架拱墻仰拱位置長度間距桿體材料Ⅳ15—拱、墻20MnSi鋼筋拱、墻@2525— 二次襯砌參數(shù)表圍巖級別拱墻混凝土（cm ）仰拱混凝土(cm )砼級別鋼筋種類鋼筋直徑（mm）鋼筋面積(mm2)Ⅳ50，鋼筋混凝土 50C25HRB335251964注：鋼筋面積為縱向每m 斷面的鋼筋面積。其他參數(shù)詳見襯砌結(jié)構(gòu)圖。 荷載計(jì)算 計(jì)算斷面參數(shù)選擇 二龍山撫遠(yuǎn)一級公路青龍山隧道，需計(jì)算的結(jié)構(gòu)斷面所處圍巖類別為Ⅳ級，容重γ=22KN/m3，圍巖的彈性抗力系數(shù)K=106 kN/m3，襯砌材料為C25鋼筋混凝土，彈性模量Eh=107kPa，容重=25 kN/m3。 計(jì)算斷面參數(shù)（單位：m）圍巖級別隧道高度H隧道寬度B備注Ⅳ正常斷面Ⅳ緊急停車帶斷面注1：隧道高度H=內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+預(yù)留變形量 注2：隧道寬度B=內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+預(yù)留變形量。 淺埋和深埋的判斷隧道進(jìn)、出口段埋深較淺，需按淺埋隧道進(jìn)行設(shè)計(jì)。m＞5m 取 有效高度按下式計(jì)算： （） 對于Ⅳ級圍巖， m （）深埋：淺埋：超淺埋： 圍壓的確定 深埋隧道（深埋斷面） 圍巖豎向均布壓力： （）根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）查得,則圍巖水平均布壓力： （） 深埋和淺埋界限截面計(jì)算（淺埋斷面）圍巖豎向均布壓力： （） = （） 則 （） 圍巖水平均布壓力： e （） 淺埋和超淺埋界限截面計(jì)算（超淺埋斷面）圍巖豎向均布壓力： （）圍巖水平均布壓力： （） 襯砌內(nèi)力計(jì)算 計(jì)算方法 ，未知力為、根據(jù)拱頂截面相對變位為0的條件，可以列出如下立法方程式： （）由疊加原理，墻底位移，由于墻底無水平位移，故，代入力法方程式得： （）式中、——基本結(jié)構(gòu)的單位位移和主動荷載位移 ——墻底單位轉(zhuǎn)角 ——基本結(jié)構(gòu)墻底的荷載轉(zhuǎn)角——襯砌矢高 襯砌內(nèi)力計(jì)算基本結(jié)構(gòu) 計(jì)算圖示計(jì)算圖示采用半拱結(jié)構(gòu)，在主動荷載作用下，頂部襯砌向隧道內(nèi)變形而形成脫離區(qū)，兩側(cè)襯砌向圍巖方向變形，引起圍巖對襯砌的被動彈性抗力，形成抗力區(qū)。為了方便計(jì)算，利用辛普生法近似計(jì)算各類位移，因此將半拱結(jié)構(gòu)等分為8 塊，各分塊上的外力近似地認(rèn)為作用在各分塊截面的中點(diǎn)上。彈性抗力圖形分布規(guī)律按結(jié)構(gòu)變形特征作如下假定：1 下零點(diǎn)a在墻角。墻角處摩擦力很大，無水平位移，故彈性抗力為零。2 上零點(diǎn)b與襯砌垂直對稱中線的夾角假定45176。左右。3 最大抗力點(diǎn)h假定在最大跨度處附近，取。 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示 襯砌幾何要素襯砌幾何尺寸 內(nèi)輪廓線半徑： ，內(nèi)徑所畫圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直軸的夾角：，截面厚度：外輪廓線半徑：，拱軸線半徑：，拱軸線各段圓弧中心角：，半拱軸線長度S及分段軸長 分段軸線長度： ri （）由式（）得：半拱軸線長度：將半拱軸線等分為8段，每段軸長為：各分塊接縫（截面）中