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。洞口地质条件洞口入口端位于山体斜坡下部，斜坡自然坡度约45°左右，隧道轴线与地形等高线在右洞为大角度相交，位置较好，围岩上部为覆盖层为碎石质，厚度为0.6m-1.7m，下部为砂质板岩，全风化岩石厚为0-2.0m强风化岩厚为0-6.4m,砂质板岩与变质砂岩中风化厚度为8.1-15.8m;为软岩,薄层状结构,岩体破碎,软岩互层,主要结构面为层面及节理裂隙面,结构面的不利组合对围岩有影响;地下水以基岩裂隙水为主,围岩为弱透水,可产生点滴状出水,局部可产生线状出水;围岩稳定性差。脉4.1.滤2姻确定洞门类型召洞门类型及适牧用条件虽帜铜洞门的形式很么多，从构造形株式、建筑材料范以及相对位置貌等可以划分许艘多类型。目前懂，我国公路隧源道的洞门形式治有故:盆棉端墙式洞兄门迁社翼墙式洞秀门锅沈环框式洞未门禾爷台阶式洞娃门纯智柱式洞班门堂艺遮光棚式洞门伴等。端墙式洞门鞋疏咏适用于岩质稳底定答的昂Ⅲ馅级以上围岩和针地形开阔的地辣区，是最常使饶用的洞门型式翼墙式洞门遍识报适用于地质较极差斯的劝Ⅳ初级以下围岩，坝以及需要开挖踏路堑的地方。订翼墙式洞门由备端墙及翼墙组搜成。翼墙是为吧了增加端墙的换稳定性，同时薄对路堑边坡也间起支撑作用。战其顶面一般均惩设置水沟，将全端墙背面排水规沟汇集的地表压水排至路堑边平沟内环框式洞门杰叙窄当洞口岩层坚屈硬、整体性好基（枣I滴级围岩）、节迷理不发育，路娃堑开挖后仰坡昆极为稳定，并孩且没有较大的氧排水要求时采锋用台阶式洞门将译嗓当洞门傍山侧扣坡地区，洞门患一侧边坡较高辽时，为减小仰达坡高度及外露仆长度，可以将迟端墙顶部改为赖逐步升级的台议阶形式，以适喊应地形的特点涉，减少仰坡土趋石方开挖量。遮光棚式洞门彻畜某当洞外需要设倾置遮光棚时，费其入口通常外馆伸很远。遮光顷构造物有开放统式和封闭式之杨分，前者遮光止板之间是透空蛋的，后者则用榴透光材料将前面者透空部分封债闭。但由于透略光材料上面容拉易沾染尘垢油极污，养护困难浩，所以很少使倦用后者。形状芝上又有喇叭式射与棚式之宿分幻秆洞门形式的选袍择饶票萝按分类，隧道乌右线属长隧道俩，基本服从于瓶路线走向，路伍线与地形等高深线基本正交，宵洞门按受力结穗构设计。洞门汗形式结合实际锐地形、地质情脏况选定。根据炸洞门所处地段废的地形地貌及桶工程地质条件婚，遵踩从钢“询早进洞，晚出扑洞域”择的设计原则，兔并考虑洞门的岩实用、经济、屋美观等因素，誉因此本隧道使千用翼墙式洞门客（带挡土墙蕉）羞,决使用翼墙式洞撕门赵。汉塌什识正翅跳及乱界练溪检悬乱稳兄袭小洞门构造要求捡按《公路隧道屿设计规范》仁（恢JTG-20虫0幅4邮）命,详洞门构造要求开为：停(1以)全洞门仰坡坡脚狸至洞门墙背的辅水平距离不宜纷小六于估1.5缘m践，洞门端墙与沈仰坡之间水沟悟的沟底至衬砌瓣拱顶外缘的高达度不小筑于热1.0枯m奇，洞门墙顶高恒出仰坡脚不小尼于闪0.5柄m撕。幅(2叫)愉洞门墙应根据虫实际需要设置肝伸缩缝、沉降炭缝和泄水孔；脸洞门墙的厚度回可按计算或结青合其他工程类述比确定旗。炊碌(3择)骗洞门墙基础必妙须置于稳固地匹基上，应视地如基及地形条件壮，埋置足够深盛度，保证洞门竟的稳定。基底筹埋入土质地基泊的深度不小疮于画1.0芹m他，嵌入岩石地语基的深度不小郊于桥0.5厌m败；基底标高应仗在最大冻结线统以下不小那于漫0.25呈m欧。基底埋置深蚀度应大于墙边肢各种沟、槽基穿底的埋置深度常。践(4谁)笛松软地基上的吃基础，可采取壤加固基础措施欢。洞门结构应御满足抗震要求缘。克周果验算满足条件亦权霞采用挡墙式洞线门时，洞门墙孤可视为挡土墙羡，按极限状态吩验算，并应验栗算绕墙趾倾覆鲜及沿基底滑动扁的稳定性。验步算时应符合梳表碎3.失1漆和表表武3.运2谣（《公路隧道毅设计规范酷》验JTG-20抽0锄4币）的规定，并狗应符合《公路闯路基设计规范密》、《公路砖凑石及混凝土桥巡涵设计规范》盐、《公路桥涵奉地基与基础设乓计规范》的有碎关规定。车表亿4.1膨月洞门设计计算售参数明仰坡坡率蓬计算摩擦啦角慧δ蝇（喂o户）能重晕度瓦γ撕（卷kN/m佩3省）尤基地摩擦系炒数民f酿基底控制压应惊力雕（索Mp迎a共）糠1:0.5森70耳25唉0.60断0.80粱1:0.7玩5轧60黑24伶0.50鼻0.60茫1:1粱50图20替0.40健0.40-趟0.35涉1:1.2嫩5筛43-45送18放0.40邀0.30-沃0.25满1:1.5安38-40誉17蜡0.35-菌0.40常0.25等表夹4.2钳六洞门墙主要验居算规定丝墙身界面荷载立效应储值毕Sd志≤娘结构抗力效应搁值此R幸d冒（按极限状态传计算）充墙身截面荷载彻效应午值运Sd竿≤唇结构抗力效应饰值漫S幸d粉（按极限状态涂计算）陡墙身截面偏心啄距岁e主≤先0.坛3波倍截面厚度琴滑动稳定安全疏系暗数慨Kc徐≥姥1.3脾基底应疫力芝σ奸≤丧地基容许承载段力通倾覆稳定安全张系弯数兵Ko碎≥澡1.6氏基底偏心剪距陕e栽岩石地庙基调≤粉B/5-B/抖4深；土质地谈基脸≤葛B/6贿4.2肿龙洞翼墙式洞恭门结构设计计飞算险4.2.灵1警计算参数漂计算参数如下祥：愚(1妄)帅边、仰坡坡送度俘1:1.2斤5猴；俘(2安)艇仰坡坡秧脚糊ε果=39待°劣，状ta五n石ε砖=0.露8师，茫α毛=9咬°柳；贫(3也)者地层容唉重相γ肥=18KN/滥m3;踩(4去)狮地层计算摩擦炉角介φ孙=45睡°鲜；录矛(5刃)内基底摩擦系绣数撤0.增4遵；扰(6薯)驴基底控制应力氏【乔σ第】获=0.3Mp纽a齐4.2.木2驳建筑材料的容志重和容许应力盲（春1饿）墙端的材料盟为水泥砂浆片激石砌体，片石遣的强度等级础为本Mu10偏0扔，水泥砂浆的王强度等级份为携M1宗0暑。蹄（害2稻）容许压应力讯【柜σ想a圆】专=2.2Mp早a免，重锤度面γ饶t=22KN歇/m袖3霸。迎4.2.苹3往洞门各部尺寸盗的拟定岔宿瓦根据《公路隧焦道设计规范》漏（舰JTG-20奶0糟4导），结合洞门衔所处地段的工丧程地质条件，维拟定洞门翼墙孟的高度蛇：液H=13.3辣5吗m福；其中基底埋聪入地基的深度错为催1.59蓝m任，洞门翼墙与张仰坡之间的水复沟的沟底至衬吨砌拱顶外缘的谨高膏度出1.8租m麻，洞门翼墙与伐仰坡间的的水勇沟深度曾为免0.5阀m君，洞门墙顶高骆出仰坡坡喊脚到1.05诱m薄，洞口仰坡坡慕脚至洞门墙背秘的水平距离阁为谣2.5眠m珍，墙类厚聪2.48责m氧，设计仰坡管为惑1:1.25加,室具体见图纸。趁4.芦3忘洞门验算轿4.3.愤1睁洞门土压力计遣算泄耕葛根据《公路隧购道设计规范》怖（酱JTG-20卷0谁4央），洞门土压户力计算图示具故体见坑图软3.贤2洞。巩图宜3.2凡艇洞门土压力计晶算简图鸡最危险滑裂面冷与垂直面之间御的夹角：太式充中浙:罢—栗—沿围岩计算摩擦邻角绣;壮ε—则—匆洞门后仰坡坡挣脚；幼α—怖—丙洞门墙面倾角邪代入数值可得含：绍根据《公路隧跟道设计规范》啄（赞JT冤G浅—今200壳4垫），土压力为福；碎由三角关系得播：坟式卫中咽:背E父—醉—屑土压力父（帐K期N梨）泛;采—茅—股地层重度航（含KN/m遵3碍）状λ—淋—常侧压力系数；低ω—心—侨墙背土体破裂抛角；厅赚b迫—乳—伍洞门墙计算条价带宽度束（折m象），锯取驻b=1.0晌m角；闸ξ—挂—充土压力计算模工式不确定系数姓，可屈取剧ξ志=0.后6兽。坦把数据代入各叔式，得：m圾洞门土压里力乌E穿：虎式中刻：棉δ—导—闸墙背摩擦重角勺窑4.3.样2秧抗倾覆验算撞喇贿翼墙计算图示疤如浑图剖3.鸡3面所示，挡土墙串在荷载作用下简应毯绕睁O霞点产生倾覆时喝应满足下式：覆式后中灯:K耕0田—她—渡倾覆稳定系数甲，忆；筋—雨—吴全部垂直力对象墙膨趾腰O吸点的稳定力矩手；弯—胳—虹全部水平力对也墙脆趾剧O叫点的稳定力矩造；泳图束3.3搬立墙身计算简图荣由聋图炉3.罢3略可知：墙身重量G：岂E珠x睁对墙趾的力臂至：无对墙趾的力臂洁：袖攀G浆对墙趾的力臂栽：代入上式得：壤故抗倾覆稳定宴性满足要求。未4.3.族3免抗滑动验算担地亲对于水平基底墙，按如下公式衔验算滑动稳定层性：槽式累中澡:K控c纪—唤—手滑动稳定系数讲—混—经作用于基底上判的垂直力之和屠；书—叶—诸墙后主动土压董力之和，取恨=E哥x养；伞幼曾f疫—额—等基底摩擦系数元，攀取半f=0.4哲由愁图检3.瞧3尼得：半故抗滑稳定性匠满足要求。屋4.3.耍4咐基底合力偏心饥矩验算柳普引设作用于基底闻的合力法向分送力为岁，其对墙趾的渗力臂销为歌Z杠N崖，合力偏心矩置为倒e武，则：垃合力在中心线开的右侧。悲计算结果满足之要求。全，计算结果满医足要求。拳4.3.辜5夏墙身截面偏心回矩及强度验算峡（周1值）墙身截面偏献心粘矩君e勾式中晋：奉圣M贱—情—洒计算截面以上奸各力对截面形衫心力矩的代数项之后；陕碎貌N栗—瓶—懂作用于截面以由上垂直力之后移。君将数据代入墙执身偏心纲矩禾E稀的公式，可得险：鸽，计算结果满放足要求。（2）应力满足要求。宇通过以上的验计算，说明龙洞秒端翼墙式洞门治的尺寸合理。极详图见设计图慨纸。排水设计雀隧道排水应根违据防排堵截结浑合，因地制宜崖，综合治理的译原则，采用切蓬实可