隧道翼墙式洞门结构设计计算全解

隧道翼墙式洞门结构设计计算全解4.1洞门设计步骤《规范》关于洞口的一般规定1.洞口位置应根据地形、地质条件，同时结合环境保护、洞外有关工程及施工条件、营运要求，通过经济、技术比较确定。2.隧道应遵循“早进洞、晚出洞”的原则，不得大挖大刷，确保边坡及仰坡的稳定。3.洞口边坡、仰坡顶面及其周围，应根据情况设置排水沟及截水沟，并和路基排水系统综合考虑布置。4.洞门设计应与自然环境相协调。4.1.1确定洞门位置洞口位置的确定应符合下列要求1.洞口的边坡及仰坡必须保证稳定。2.洞口位置应设于山坡稳定、地质条件较好处。3.位于悬崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；应避免在不稳定的悬崖陡壁下进洞。4.跨沟或沿沟进洞时，应考虑水文情况，结合防排水工程，充分比选后确定。5.漫坡地段的洞口位置，应结合洞外路堑地质、弃渣、排水及施工等因素综合分析确定。6.洞口设计应考虑与附近的地面建筑及地下埋设物的相互影响，必要时采取防范措施。7.洞门宜与隧道轴线正交；地质条件较好；做好防护；设置明洞。洞口地质条件择捕恋洞口入口端位驴于山体斜坡下扭部，斜坡自然宏坡度拥约浇45循°财左右，隧道轴框线与地形等高作线在右洞为大饱角度相交，位聪置较好，围岩淡上部为覆盖层尽为碎石质，厚晶度微为倘0.6m-1存.7摧m分，下部为砂质劈板岩，全风化搏岩石厚复为西0-2.0阅m堤强风化岩厚点为室0-6.4m挨,遍砂质板岩与变冰质砂岩中风化蚂厚度彼为漂8.1-15抛.8m豪;稼为软甘岩轰,胶薄层状结纽构东,德岩体破代碎舱,顿软岩互轿层地,海主要结构面为途层面及节理裂哄隙伶面该,略结构面的不利剑组合对围岩有塌影县响并;鸣地下水以基岩谊裂隙水为价主在,抬围岩为弱透祖水非,卫可产生点滴状窃出或水拐,某局部可产生线蚀状出仪水店;茂围岩稳定性差祸。逢4.1.央2谱确定洞门类型辽洞门类型及适仓用条件欠燕偶洞门的形式很券多，从构造形均式、建筑材料问以及相对位置缠等可以划分许贤多类型。挣目前，我国公漂路隧道的洞门假形式垃有但:遭叹端墙式洞细门许云翼墙式洞夺门左草环框式洞找门您役台阶式洞讨门民毙柱式洞秋门橡装遮光棚式洞门烫等。端墙式洞门吊尝扇适用于岩质稳滔定嚷的弊Ⅲ恼级以上围岩和授地形开阔的地窜区，是最常使螺用的洞门型式翼墙式洞门诱野解适用于地质较性差核的紧Ⅳ舍级以下围岩，您以及需要开挖狐路堑的地方。鸽翼墙式洞门由版端墙及翼墙组会成。翼墙是为搬了增加端墙的煌稳定性，同时质对路堑边坡也氧起支撑作用。冲其顶面一般均则设置水沟，将窗端墙背面排水记沟汇集的地表筑水排至路堑边姻沟内环框式洞门舟庄雁当洞口岩层坚岗硬、整体性好池（绍I免级围岩）、节贴理不发育，路荒堑开挖后仰坡村极为稳面定，并且没有伙较大的排水要惕求时采用台阶式洞门惩良对当洞门傍山侧秘坡地区，洞门矮一侧边坡较高圣时，为减小仰释坡高度及外露云长度，可以将牺端墙顶部改为上逐步升级的台弹阶形式，以适怨应地形的特点析，减少仰坡土地石方开挖量。遮光棚式洞门叫介顿当洞外需要设块置遮光棚时，诱其入口通常外格伸很远。遮光模构造物有开放谁式和封闭式之砌分，前者遮光它板之间是透空圾的，后者则用悉透光材料将前需者透空部分封的闭。但由于透播光材料上面容幻易沾染尘垢油山污，养护困难挡，所以很少使莫用后者。形状吼上又有喇叭式环与棚式之育分恨油洞门形式的选粪择测未筐按分类，隧道依右线属长隧道暮，基本服从于最路参线走向，路线侦与地形等高线查基本正交，洞素门按受力结构赔设计。洞门形迷式结合实际地袖形、地质情况始选定。根据洞冶门所处地段的骑地形地貌及工译程地质条件，屡遵峡从武“复早进洞，晚出声洞世”载的设计原则，尤并考虑洞门的潮实用、经济、挪美观等因素，典因此本隧道使酸用翼墙式洞门钞（带挡土墙弃）惰,夺使用翼墙式洞鱼门书。伐盗戒于盟日毫被优台瑞辛浆领捷冶玩污垂绿晶场翻槽润代4.1.3诱番洞门构造要求欲按《公路隧道桨设计规范》蛾（赠JTG-20截0传4胁）停,辰洞门构造要求挡为：秀(1野)虎洞门仰坡坡脚时至洞门墙背的模水平距离不宜魔小追于偶1.5秒m败，洞门端墙与富仰坡之间水沟萄的沟底至衬砌大拱顶外缘的高隐度不小海于方1.0浴m鲜，洞门墙顶高扁出仰坡脚不小尤于第0.5少m特。卧(2裹)滥洞门墙应根据汤实际需要设置惰伸缩缝、沉降牵缝和泄水孔；隆洞门墙的厚度泄可按计算或结唱合其他工程类灰比确定弓。畏焦(3颗)忙洞门墙基础必识须置于稳固地吵基上，应视地坟基及地形条件沿，埋置足够深义度，保证洞门旱的稳定。基底董埋入土质地基福的深度不小版于备1躺.0邀m注，嵌入岩石地封基的深度不小慈于国0.5废m惨；基底标高应另在最大冻结线裂以下不小合于作0.25测m封。基底埋置深抢度应大于墙边越各种沟、槽基泳底的埋置深度镇。贵(4辜)竟松软地基上的纱基础，可采取活加固基础措施云。洞门结构应墙满足抗震要求赏。津4.1.4仔唯验算满足条件驳垂序采用挡墙式洞掉门时，洞门墙贴可视为挡土墙孙，按极限状态陷验算，并应验权算绕墙趾倾覆帜及沿基底滑动英的稳定性。验卸算时应符合墨表含3.雾1燃和膝表灶3.扮2程（《公路隧道宿设计规范企》充JTG-20珍0垒4胆）的规定，并把应符合《公路禁路基设计规范户》、《公路砖抽石及混凝土桥勉涵设计规范》尚、《公路桥涵盖地基与基础设近计规范》的有鱼关皆规定。璃表悟4.1扒迁洞门设计计算客参数踢仰坡坡率惠计算摩擦录角蚕δ短（粮o喂）民重炼度芦γ搅（锄kN/m梳3崖）巾基地摩擦系逆数茅f惭基底控制压应辈力急（跳Mp暑a恐）踪1:0.5陡70好25睛0.60冰0.80钢1:0.7雷5各60及24肾0.50旨0.60雀1:1灰50颜20春0.40敬0.40-袖0.35价1:1.2尤5裂43-45口18经0.40锄0.30-摆0.25拖1:1.5裕38-40员17莲0.35-浑0.40卵0.25演表勾4.2向府洞门墙主要验椅算规定缺墙身界面荷载眉效应图值每Sd收≤泳结昆构抗力效应遣值绵R逢d进（按极限状态谢计算）己墙身截面荷载截效应埋值绝Sd店≤副结构抗力效应闻值添S亏d些（按极限状态隔计算）倘墙身截面偏心杯距费e起≤旋0.毙3飘倍截面厚度太滑动稳定安全央系浑数葛Kc尾≥刘1.3坦基底应建力芹σ陵≤侨地基容许承载恶力阅倾覆稳定安全截系带数衡Ko膛≥掘1.6熔基底偏心体距冤e声岩石地条基于≤薪B/5-B/骄4宜；土质地驳基伪≤介B/6私见碌4.2谊龙洞翼墙式洞惧门结构设计计肆算压4.2.邀1盖计算参数逐计算参数如下队：燕(1鞠)迈边、仰坡坡肾度逗1:1.2些5汪；睡(2世)亩仰坡坡然脚盖ε扇=39乳°安，团ta开n吹ε忍=0.扣8晓，勇α芝=9孤°但；编(3辫)神地层容齿重至γ才=18KN/拣m3;花(4勒)臂地层计算摩擦久角渐φ死=45陶°预；毯挺(5猛)崇基底摩擦系程数年0.每4花；咸(6摆)店基底控制应力惜【厨σ烈】粥=0.3Mp询a释4.2.咱2疮建筑材料的容龙重和容许应力封（梢1好）墙端的材料灰为水泥砂浆片况石砌体，片石奴的强度等级浆为垫Mu10辈0蛇，水泥砂浆的毕强度等级错为碧M1普0激。刊（扰2腊）容许压应力怜【饥σ妈a霉】剑=2.2Mp得a绘，重栗度件γ何t=22KN扫/m栽3怨。蛇4.2.杀3炮洞门各部尺寸却的拟定忧沟旗根据《公路隧进道设计规范》摩（皮JTG-20拐0哗4查），结合洞门凶所处地段的工笑程地质条件，贷拟定洞门翼墙滴的高度学：宿H=13.3陈5步m伟；其中基底埋出入地基的深度军为那1.59什m螺，洞门翼墙与切仰坡钻之间的水沟的文沟底至衬砌拱勿顶外缘的高隶度息1.8迫m铁，洞门翼墙与慢仰坡间的的水鼻沟深度炕为训0.5建m李，洞门墙顶高者出仰坡坡作脚槽1.05酱m刺，洞口仰坡坡蝶脚至洞门墙背为的水平距离样为栋2.5捞m忍，墙智厚灿2.48裳m兰，设计仰坡广为质1:1.25拣,废具体见图纸。布4.带3模洞门验算肿4.3.宰1冠洞门土压力计段算牵械谅根据《公路隧馒道设计规范》申（汇JTG-20慨0雀4吊），洞门土压榨力计算图示具扔体见姥图缘3.将2兵。给势练四熄 闪贞弊断图疗3.2惨聋外洞门土压力计刻算简图救最危险滑裂面宾与垂直面之间牛的夹角：室式辨中劝:兼—届—乓围岩计算摩擦钓角剖;丈芒想ε—饮—倘洞门后仰坡坡林脚；惕乡巷α—桌—俱洞门墙面倾角徐代入数值可得旗：箭根据《公路隧零道设计规范》似（秆JT枯G带—姓200拆4判），土压力为亲；贫由三角关挺系得：喂报式宵中炭:锐E爬—桂—你土压力棍（币K浑N际）沈;脸沟—偏—普地层重度舌（叶KN/m乎3角）瓣游电λ—吉—右侧压力系数；悟殃佩ω—牺—钱墙背土体破裂阵角；喝梨b旷—虏—钩洞门墙计算条丽带宽度泊（以m表），第取添b=1.0诞m昨；会纺第ξ—急—旱土压力计算模升式不确定系数及，可沉取岩ξ亦=0.欢6宰。虚把数据代入各坑式，得：m餐洞门土压涨力哥E公：欣式中洁：锅δ—州—痛墙背摩擦刺角下录4.3.丛2替抗倾覆验算宜姑凯翼墙计算图示拍如呆图刃3.敞3旨所示，挡土墙冶在荷载作用泊下应善绕凭O蜓点产生倾覆时炭应满足下式：退练晨僵蹄式例中旱:K径0湖—递—鸣倾覆稳定系数咐，甩；梨随—倒—酷全部垂直力对叛墙藏趾烦O剂点的稳定力矩界；消泽—捕—秃全部水平力对总墙寨趾绪O哪点的稳定力矩雨；沸图暮3.3唐墙身计算简图谅由普图务3.汁3志可知：墙身重量G：潮E渡x劝对墙趾的力臂鹿：哥对墙趾的力臂瓣：夜桶G纯对墙趾的力臂冈：代入上式得：喇故抗作倾覆稳定性满佳足要求。宽4.3.鹅3挖抗滑动验算港伟殖对于水平基底撞，按如下公式呢验算滑动稳定员性：够详申头乔式垦中证:K钉c统—柳—晕滑动稳定系数轰液—蝇—勇作用于基底上问的垂直力之和蒜；摊则—收—献墙后主动土压湖力之和，取狸=E欲x煤；蝴谨怨f什—年—添基底摩擦系数赠，寇取宁f=访0.4挨由螺图坐3.诵3谎得：挺故抗滑稳定性淡满足要求。寨4.3.汉4脾基底合力偏心市矩验算泊睬含设作用于基底稠的合力法向分里力为露，其对墙趾的送力臂示为风Z义N待，合力偏心矩旋为帐e皂，则：筐合力在中心线贤的右侧。除计算结果满足应要求。孕，计算结果满夜足要求。兆4.3.晓5疗墙身截面偏心奔矩及强度验算周（简1吃）墙身截面偏摧心目矩收e鲜遭乏侨绩鉴式中犁：福繁M衡—半—够计算截面以上削各力对截面形义心力矩的代数填之后；姐昼仿N端—声—恭作用于截面以庙上垂直力之后疗。旗将数据代入墙努身偏捕心涂矩霞E致的公式，可得燥：榨，计算结果满迈足要求。（2）应力乘资满足要求。皇通过以上的验蚁算，说明龙洞影端翼墙式洞门坊的尺寸合理。脉详图见设计图炭纸。穷猾毯践排水设计飘隧道排水应根赚据防排堵截结英合，因地制宜教，综合治理的酸原则，采用切灵实可靠地设计舅和施工措施，佩达到防水可靠畅排水畅通经济轨合理的目的。防在洞口仰撕坡者5引m增以外，设置天运沟，并加以铺劫砌。德对洞顶地表的晴陷穴，深穴加血以回填，对