观音桥东环道人行地通道工程结构计算书

1、1.隧道基本情况说明1.1工程概况拟建观音桥东环道人行地通道工程位于观音桥东环道五岳国际公寓处，人行地通道梯道出口 距离既建新东路附近人行天桥约130m,距离江北区中医院附近人行天桥lOOm,下穿观音桥东环道, 该人行地通道全长40m,分别连接时代中心与江北中医院公交车站，在时代中心一侧与时代中心负 二层相接，负二层近地通道侧设梯道直达路面人行道上，该片区域通过商场内部管理，保证地通道 一天24小时到达路面保持畅通，地通道与时代中心之间设常开防火门；另一侧梯道出口为江北中 医院公交车站。地通道内空净宽为13.6m,横断面布置为：3.5m （景观带）+6.6m （人行道）+3.5m （景观带）=

2、13.6m,最小内空高度为3.0m。L2设计依据、设计规范及技术标准1.2设计依据1）建设方与我公司签订的合同2）工程区1:500现状地形图3）现场踏勘资料。4）业主提供观音桥东环道管网资料5）时代中心（在建）局部建筑图纸6）观音桥东环道人行地通道工程方案设计文件7）观音桥商圈东环道人行地通道工程岩土工程勘察（详细勘察）（重庆市勘测院二0二二 年一月）8）重庆市江北区开展和改革委员会关于观音桥东环道人行地通道工程可行性研究报告的批 复（江发改投2022 159号）8）建设方提供其他资料通道围岩级别根据以上所述，拟建通道围岩级别情况详见表4.3-1。表4.3-1 通道围岩级别一览表通道围岩主要工

3、程地质问题岩性围岩基 本级别顶板土层厚 度(m)深浅 埋情 况岩体 完整 性地下水 状态分 级修正围 岩级别主要为强风化、中风化 砂岩、砂质泥岩及人工 填土V4. 004. 10m浅埋破碎 为主IIVI开挖面坍塌、冒顶、边墙 失稳、围岩松动、地表沉 降3计算理论计算荷载隧道结构上的荷载应按下表的规定分类：表0-1隧道结构上的荷载分类编号荷载分类荷载名称1永久荷载围岩压力2土压力3结构自重4结构附加恒载5混凝土收缩和徐变的影响力6水压力7基本可变荷载公路车辆荷载、人群荷载8立交公路车辆荷载及其所产生的冲击力、土压力9立交铁路列车活载及其所产生的冲击力、土压力10可变荷载立交渡槽流水压力11其他可

4、变荷载温度变化的影响力12冻胀力13施工荷载14偶然荷载落石冲击力15地震力注：编号110为主要荷载；编号11、12、14为附加荷载；编号13、15为特殊荷载。明洞上方为公路，考虑公路车辆荷载。明洞衬砌内力可采用荷载结构模型计算，根据回填要求侧向荷载可考虑弹性抗力或计算土压力作用。依据公路隧道设计规范QTG D70-1-2018)附录G ,拱圈回填土石垂直压力可按式计算:(H. 0. 1)式中：修明洞结构上任意点i的回填土石垂直压力值(kN/m2)；% 拱背回填土石重度(kN/m3)；%明洞结构上任意点，的土柱体高度(m)。拱圈回填土石侧压力可按式计算:(H. 0. 2-1)式中：q任意点i的

5、侧压力值(kN/m2)；%,%符号意义同前；A侧压力系数。填土坡面水平时：(H. 0.3-6)(H. 0.3-6)地通道位于观音桥商圈核心位置，周边交通管网复杂，地通道主通道全段采用暗 挖施工，洞顶填3.8m,汽车荷载用1m填土荷载代替。衬砌计算衬砌应按破损阶段计算构件截面强度，并应根据不同荷载组合，采用规范下表的 平安系数值:表0-2钢筋混凝土结构各种荷载组合的强度平安系数破坏原因永久荷载或永久荷载+ 基本可变荷载永久荷载+基本可变 荷载+其他可变荷载永久荷载+偶然荷载钢筋到达极限强度或混凝土 到达抗压或抗剪极限强度2.01.71.5混凝土到达抗拉极限强度2.42.01.8建筑材料混凝土主体

6、结构及出口段箱涵混凝土： C35；仰拱回填素混凝土： C20混凝土。初期支护型钢：Q345钢6-HPB300级钢筋；-HRB400E级钢筋、HRB400级钢筋（钢筋混凝土永久结构 中的普通钢筋采用带“E”的钢筋，钢筋混凝土临时结构中的普通钢筋可采用牌号不 带“E”的钢筋）；4隧道内力计算及配筋隧道计算考虑两种工况：工况1:施工阶段初期支护；工况2：二衬完成后主体结构；.施工阶段初期支护计算结构型式钢架每根由A、B、C、D、E共8个永久钢架单元及LA、LB、LC、LD共7个临 时钢架组成，各永久单元由HW300热轧H型钢（牌号Q235）、临时单元由HW250 热轧H型钢（牌号Q235）、加劲肋和

7、连接钢板焊接组成，单元间以螺栓连接，接头处焊缝厚度hf不小于10mm。工字钢架布设间距0.6m,拱脚钢架处应设置锁脚锚杆以保证钢架稳定,证钢架稳定,详见下列图:计算荷载根据隧道围岩具体情况，填土局部弹性抗力系数k=50MPa/m,侧墙局部50MPa/m、仰拱局部（岩层局部）弹力抗力系数取100 MPa/m。衬砌采取梁单元。依据公路隧道设计规范。16口70-1-2018）附录6计算围岩压力：工程qrHer11lit4)c6级围岩96204.847. 423204.87.935计算模型如下:计算模型1计算结果BENDING MXNT Y , kH怖0.0L: -391.798, LOL: -388

8、.689LOL: -414.福0. 0L: 275.281, LOL: 243. 3於-1.41558/0028. 1%-2.19327e+0027. 0%-2. 97097e+0028. 5%-3. 74867e+0025. 9%-4. 52634+0022. 2%-5. 30406e+002I.02831e+0024. 8%+3.25061e+0027.4%+2,47291e+0028. 5%+1. 69522e+0029. 6%+9. 17518e+00114. 0%+1. 39820e+00116. 5%-6. 37878e+001170lF 400TW弯矩图（每环）（kNm）.OL:

9、 -842.445, 1. OL: -8420. OL: -1111.44, L OL： -1020. g-4.87013e+00226. 1%-5. 32594+0022.4%-5. 78168e+0022.4%-6. 23746/0022.4%-6. 69324/0022.4%-7. 14902e+0022.4%-7. 60480e+0022.4%-8.06057e+0028. 7%-8.51635+00212. 1%-8. 97213e+0027. 7%-9.42791e+0025. 3%-9.88369e+00225. 6%-1. 03395e+003BEAM FORCEAXIAL F

10、ORCE , kN轴力图（每环）（kN）0. 0L: -7.71683, 1. OL: 23. 22500L-22. 5771, 1. 0L: 21346迫BEAM FORCE SHEAR FORCE Z , 1+9. 52712e+0020. 9%+7.93926e+002 1.4%+6. 35141e+002 1.4%M.76356e+002 3. 3%+3. 17571e+002 11. 8%1+1, 58785e+00231. 3%+0.00000e+000 30. 3%-1. 58785e+002 11. 8%3. 17570e+002 3. 8%-4.76356e+002 1.4%

11、-6. 35141e+002 1.4%-7.93926e+002 0. 9%-9.52712e+002剪力图（每环）（kN）9. 54339：138. 9496R一DISPLACEMENTTOTAL T , mm+3. 89496e+0017.4%+3. 57114e+0013.7%+3. 24732e+0013.7%+2. 92350/0013.7%+2. 59968e+0013.7%+2. 27587e+0013.7%+ 1. 95205e+0013. 7%+ 1. 62823e+0014. 9%+ 1. 30441e+00127. 0%+9. 80593e+0008. 6%+6, 567

12、75e+0003. 7%+3. 32956e+00026.4%+9. 13784e-002位移图（每环）（mm）钢架平安抗压平安系数如下工程MNKhy拱顶1945432. 22拱墙1647134. 99拱脚3667513. 86仰拱1844067.13.二衬完成后主体结构计算结构型式衬砌由三心圆加直墙构成，衬砌厚度80cm,内外侧钢筋净保护层厚度为55mm。详见下列图:冏花 lOhdOOcn砌封37帅克碗10。:做 80ioZ5Q4-&iq|i1614图0-2隧道断面计算荷载根据隧道围岩具体情况，填土局部弹性抗力系数k=50MPa/m,侧墙局部50MPa/m、仰拱局部（岩层局部）弹力抗力系数取

13、100MPa/m。衬砌采取梁单元。依据公路隧道设计规范（口6口70-1-2018）附录6计算围岩压力：工程qrHerHHt(1)c6级围岩96204.847. 423204.87.935计算模型如下:计算模型计算结果0. 0L: 830.888, 1. 0L: 827. 6魄0. 0L: 438.491, 1. 0L: 490. 9:70. 0L: -711. 694, 1. 0L: -742.顿0. 0L: -614. 409, 1.0L: -677. 6?7BEAM FORCEBENDING XMNT Y , kN伽-+8. 31009e+0026. 0%+6.97538e+0023 2%

14、+5.64067e+00210.4%X.30596e+00210. 8%+2.97125e+00212. 9%+1. 63654/0026.4%+3.01827e+0015. 6%-1. 03288/0026.4%-2.36759e+0024. 8%-3.70230e+0028%-5.03701e+0022%-6.37172e+0022%-7.70643e+002弯矩图（每环）（kN.m）0. OL: -940. 077,1 OL: -952. 12$0.0L: -1037.63, LOL: -1043.阿册M腑岫岫廊蝴一0. OL: -595. 176, 1. OL: -595.0. OL:

15、 87.4845, LOL: 110.97$：0. OL: -5.89894, 1. OL: 28. 2065BEAM FORCESHEAR FORCE Z , kN-+1. 00433e+0031. 0%+8.37027e+0021. 9%+6.69719e+0021.4%+5. 02411e+0023. 3%H+3. 35104e+00212. 9%+1. 67796e+00228. 6%M.88831e-00127. 6%-1. 66819e+00214. 3%-3. 34126e+0024. 3%-5. 01434e+0021.4%-6. 68741e+0021. 9%-8.36049

16、e+0021.4%-1. 00336e+003BEAM FORCEAXIAL FORCE , kW1-2.82339e+0022%-3.46280e+0029%-4. 10220e+0022.4%-4.74161e+0022.4%5. 38102e+0021%I-6. 02042e+00213. 3%-6.65983e+0027. 1%-7.29924e+0025. 2%-7. 93864e+0028喘-8.57805e+0027%-9. 21746e+0027%-9.85686e+00217. 1%-1. 04963e+003轴力图（每环）（kN）剪力图（每环）（kN）DISPLACEMEN

17、TTOTAL T , mm-+1.44574e+0019. 8%+1. 32579e+0014. 9%+1. 20584e+0014. 9%+1. 08590e+0014. 9%+9. 65948e+0004. 9%+8.46000e+0006. 1%+7.26053e+00026.4%+6. 06105e+0005. 5%86157e+0007%+3.66209e+0009%4. 9%19. 0%+2.46261e+000+1. 26313e+000+6. 36524e-002位移图（每环）（mm）按压弯构件计算，内力归纳为:部位轴力弯矩衬砌厚 度配筋平安系数裂缝kNkN-mm外侧内侧拱顶5

18、9583080010 根 2810 根 252.530. 18拱腰98375980010 根 2810 根 253.680. 14墙脚1043677110010 根 2810 根 259.330.09仰拱37451965010 根 2810 根 252.920. 14由上表计算可得，衬砌各控制截面的平安系数均大于2.4 （主要荷载组合作用下，钢筋到达计 算强度或混凝土到达抗压或抗剪极限强度时，平安系数应大于2.0；混凝土到达抗拉极限强度，安 全系数应大于2.4）,拱腰、边墙、拱脚、仰拱弯矩与轴力比值较小，处于小偏心受压状态，裂缝宽 度均满足要求；仰拱处的裂缝宽度为满足规范要求。5建筑影响分析根

19、据场地现状及周边建筑施工过程，主要对该区段内建筑施工对隧道影响和隧道施 工对建筑的影响进行分析，采用地层结构模型，并采用国际通用大型有限元程序 MIDAS-GTS软件进行数值模拟计算，分别分析修建隧道对建筑的影响工况。建立隧道与建筑模型如下列图所示技术标准1、地通道内空净宽为13.6m,横断面布置为：3.5m （景观带）+6.6m （人行道）+3.5m （景观带）=13.6m,最小内空高度为30m；2、设计荷载：汽车：城一A级人群：4. 0KN/m2填土： 20KN/m33、地震设防烈度：VI度；4、纵坡：0.3%o设计年限：100年2、工程地质条件地理位置工程地点位于重庆市江北区，场地交通方

20、便。拟建观音桥商圈东环道人行地下通道位于观音 桥环道，连通重庆时代中心与五岳国际和江北中医院。图2.1-1 场地交通位置图气象、水文属中亚热带季风气候，主要特点是冬暧夏热，降雨充分，分配不均。多年平均气温为17.8C, 月平均气温最高32.8 （8月），最低6.3 （12月）。日极端最高气温为43. 5 （2006年8月15 日），最低1.8 （1975年12月15日）。夏季地表平均温度为29.6,日变幅23.7；最高为 61. 7,最低20.2。多年平均相对湿度为79%。区内以降雨为主，雪、冰雹少见，多年平均降雨 量为1141. 8mm,降雨多集中在49月，其降雨量最高达866. 2mm,占

21、年降雨量的76%O近20年（70 89年）暴雨、大暴雨主要集中在68月，日降雨量达50. 9195. 3mni。暴雨出现的次数多，大暴 雨出现的次数少，大暴雨出现的概率只占1520%。每年出现暴雨或大暴雨一般只有一次，出现两 次的概率1015%,出现3次的概率为5%o 2005年以来年平均降雨量1094. 60mm,最大年平均降雨 量1378. 30nlm （2007年），最小年平均降雨量783. 20i （2009年），降雨量分配不均，一般集中在5 9月，占全年降雨量的2/3。一年内风向最多者为北风，1、4月份有东风，6、7、8、9月份有西南二维维有限元模型网格划分数值计算模拟根据业主提供的

22、资料，目前建筑已建成，隧道后建，隧道施工 过程对建筑的影响；计算模拟过程分为6步进行，具体荷载步设置见 表 6.2-1 o表6. 27：荷载步设置一览表建筑建成后，围岩自重产生的应力场（位移清零）左侧基坑开挖及支护 中间隧道开挖机支护 右侧基坑开挖及支护计算荷载包括: 结构、围岩自重;路面汽车荷载；计算结果分析1隧道施工对建筑影响(1)建筑位移分析本次采用数值模拟分析。地层-结构法计算时，初衬承受全部围岩力和传递来的 建筑荷载荷载作用。二 0. 0230425 /(rnri叫U! IDISPLACEMENTTl , mm +2. 32648e-001卜+十什 985.57992e-001-1

23、：；4863e+iHJ02 4%-2l:：927iiiiii1 荻-2.92991e+0001 O,.01o4e+Uljlj 0 4 发，-6 U9248e+ijiiii3，-6 88-： 12+000Li. ；%U -7 h7-；7he+uijij，ri *，-8 4644Hiiiiii 口注，-9 25c,ii4p + ijiiii1号基坑开挖 建筑水平位移云图(DX)DISPLACEXEHTT2 t mm+3. 28019+0000. 1%+2. 81770e+0000. 1%+2. 35523e+0000. 1% +1. 89277e+0000. 1%|+1.43030e+0000.

24、1%+9.67832e-0011. 6%+5.05364e-00130.映X.28963e-00263. 7%-4. 19571e-0011. 3%-8.82039e-0010. 9%-1. 34451e+0000. 7%-1. 80697e+0000. 5，-2. 26944e+0001号基坑开挖 建筑竖向位移云图(DY)DISPLACEMENTT1 , mm1. 3%+2.08853e-001-5. 80603e-0013%1. 37006e+000-2. 15952e+000 1. 7%-2. 94897e+000 0. 8%-3. 73843/0000. 5%-4. 527892000

25、0.4%-5. 31734e+0000. 3%-6. 10680e+0000. 3%-6. 89626e+0000. 2%7. 68571e+0000. 1%-8.47517e+0000. 2%-9. 26463e+000隧道开挖 建筑水平位移云图(DX)0. 0979807-：III IIIDISPLACEMENTT2 , mmDISPLACEMENTT2 , mm+3. 67406e+000 0. 1%+3. 22329/0000. 1%+2. 77251e+0000. 1%+2. 32174e+0000. 1%+1. 87097e+0000. 1%+ 1.42019e+0000. 5%+

26、9.69419e-00111. 5%+5.18645e-00155.4%+6.78713e-00230. 2%-3. 8290350010. 8%-8.33676e-0010. 7%-1. 28445e+0000. 5%-1. 73522e+000隧道开挖 建筑竖向位移云图(DY) 0.2840IS mTrrtj rjf*5 minin1jZ_l-53.2iii77.4II_-101.6iiM V125.8i_.1150,0iii-174.2-i-193.6活载作用下计算模型（单位：kN/m）32979 .71.1 56.4 -71.1 -297-93 ix二17rLi-56.7slcoloo

27、leolml,8 7-7.8-7.8恒载作用下计算模型（单位：kN/m）承载能力极限状态荷载组合剪力图（单位：kN）弯矩图（单位：kNm）正常使用极限状态频遇组合1X q -41 6124.82Q7,A9.2心心门：；同 6-229.6-229.600.3,86IAT各 JV.rrB J，s r I r 6zbs5-65-6PS.28lnIIWOg I.xz 9 mt 19.6r-JrJ剪力图（单位：kN）弯矩图（单位：kN-m）正常使用极限状态准永久组合-217.6.65.719.7-65.7力7.6剪力图（单位：kN）弯矩图（单位：kN-m）5验算结果（1）人行地道出口通道正截面抗弯承载能

28、力验算取地通道框架最不利处即侧墙基础处正截面抗弯承载能力验算-26-纷奴：承载能力基本组合弯矩设计值Md := 545.7 (kN m)丫0 := 1.0截面 宽度 b := 1000 (mm) 高度 h := 500(mm)a := 75( mm)a1 := 75( mm)截面有效高度 hg：=h - a hg = 425(mm)混凝土： C30 fcuk := 30fcd：=13.8 (MPa)纷奴：承载能力基本组合弯矩设计值Md := 545.7 (kN m)丫0 := 1.0截面 宽度 b := 1000 (mm) 高度 h := 500(mm)a := 75( mm)a1 := 75

29、( mm)截面有效高度 hg：=h - a hg = 425(mm)混凝土： C30 fcuk := 30fcd：=13.8 (MPa)纵向受拉钢筋HRB400纵向受压钢筋HRB400fsd :=400 N:= 10 d :=25&b：=056Ad、？32As := N 兀 As = 4.9()9x 10 ( mm ) ;2；fsd. :=400 N*:= 10 d :=2832As := N1 - 7i - - As1 =6.158x Iff (mm)受压区高度(fsd , As - fsd- As, x:=Zbx= -36.197 mm)占b , h0 = 238(mm)截面抗弯承载力2

30、- a = 150 (mm)io-6Vo一fed b X , h0- - + fsd. - As1 - (h0 - a) if x 2 2 a， As (h - a - a1) otherwiseMu = 687.223Md = 545.7(kN m)(kN m)截面验算BB:= 截面抗弯承载能力满足要求”if MuMd不满足要求 otherwiseBB = 截面抗弯承载能力满足要求”斜截面抗剪能力验算取地通道框架最不利处即侧墙基础处斜截面抗剪能力验算-27-控制剪力值vd：= 586.4(kN)截面： 宽度 b := 1000 (mm) 高度 h := 500( mm)受拉区钢筋合力点至受拉

31、区边缘距离受拉区钢筋合力点至受拉区边缘距离a := 75(mm)截面有效高度 h0:=h-a hg = 425(mm)混凝土： C30%u.k：=30 ftd：= 1.39 (MPa)斜截面尺寸验算：Vd = 586.4 (kN) 0.51x 10-3-匹 , b h0 = 1.187x 103AA := 斜截面尺寸满足要求if Vd 0.00051 J.b.h0”斜截面尺寸不满足要求otherwise(kN)AA = 斜截面尺寸满足要求”判断： Vd = 586.4 (kN) 1.25- 0.50 x 10- 3ftd- b - h0 = 369.219 (kN)BB:= 可不进行验算，按构

32、造配箍筋if Vd 1.25-0.50 x 10 ftd-b.h0”需要进行验算 otherwiseBB = 需要进行验算”斜截面内混凝土和箍筋共有的抗剪承载力计算：vcs纵向受拉钢筋HRB400N:= 10d:=25箍筋HRB400 fsv :=330 Ny :=4dy:=14 箍筋沿长度方向间距 Sy :=1()() (mm)一(d、？32纵向受拉钢筋面积 As:=N兀 一As =4.909x10 (mm)Aq纵向受拉钢筋配筋率p:=P:=lb , h0P:= P if P 0.02p if 0.006 p 0,020.006 otherwisep = 1.155钢筋外表形状系数 cl-1(M荷载长期效应影响系数 c2:= 1 + 0.5. -c2= 1.496构件受力有关系数