隧道计算书.docx

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1、一、设计资料1、工程概况：安徽省铜汤高速公路要穿越黄山的焦家山，在该山建一隧道。隧道址区属构造剥蚀低山区，海拔105.2m231.1m,相对高差125.9m。山脊走向35度左右，隧道轴线与山脊走向基本垂直。2、地形地质等条件工作区属亚热带湿润季风气候区，梅雨区40天左右，年平均气温为15.217.3度，最高日平均气温为42度，最低日平均气温为一20度。七、八月气温最高，一月气温最低。区内雨量充沛,多年平均年降雨量为1673.5mm,最大为2525.7mm,最小为627.9mm,多锋面雨及地形雨，山区冬季风速较大，一般为45级。地层岩性主要为志留系皈村组粉砂岩(Szfri)和第四系全新统崩坡积成

2、因碎石土(Qrn)O3、设计标准设计等级：高速公路双向四车道；地震设防烈度：7级4、计算断面资料：桩号：K151+900.00；地面高程：205.76m；设计高程：138.673m；围岩类别：III类；复合式衬砌类型：In类；工程地质条件及评价：该段隧道通过微风化粉砂岩地段，节理裂隙不发育，埋置较深，围岩稳定性较好。5、设计计算内容(1)确定隧道开挖方式及隧道断面布置图；(2)围岩压力计算；(3)隧道支护设计图；(4)隧道衬砌设计图。6、设计依据(1)公路隧道设计规范(JTGD70-2004)；(2)公路隧道施工技术规范(JTJ042-94)；(3)隧道工程王毅才主编人民交通出版社；(4)地下

3、结构静力计算天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室编中国建筑工业出版社。二、隧道断面布置本公路设计等级为高速公路双向四车道，由公路隧道设计规范(JTGD70-2004)4.3.2有:高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。对于I类围岩，分离式独立双洞间的最小净距为2.0B,B为隧道开挖断面的宽度。本隧道入口处桩号为：K151+818,出口处桩号为：K151+986,全长168米，为短隧道，不需设紧急停车带。因围岩条件较好，选隧道断面形式为直墙式。公路隧道建筑限界：本高速公路位于皖南山区，取设计时速为匕=IoO左机/%,则建筑限界高度H=5.0m0且当Vk=Ioo左加Zz时,检修道

4、J的宽度不宜小于1.0Om,取J左=J右=1.0Om,检修道高度h=0.5m.设检修道时，不设余宽，即：C=O0取行车道宽度W=3.75m2=7.5m,侧向宽度为：11=1r=1.00m,建筑限界顶角宽度为：E1=Er=1.00m,隧道纵坡不应小于0.3%,不应大于3%,本处取2%。具体建筑限界见图一所示。图一公路隧道建筑限界（单位：Cm）由公路隧道设计规范（JTGD70-2004）4.4.6有：上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。本隧道长168m,设置一处人行横道即可，人行横通道的断面建筑限界如下图二所示。图二人行横通道的断面建筑限界（单位：mm）故：隧道限界净宽为：.5m;

5、其中：行车道宽度：W=3.75m2=7.5m;侧向宽度为：11=1r=1.00m；检修道宽度：J左=J右=1OOm；隧道限界净高：5m；内轮廓形式：单心圆R=6.8m;净高：7m；净宽：11.7m；向外取衬砌厚度0.4m,贝U：隧道开挖宽度用=12.5机；隧道开挖高度：Ht=7.4m；取两分离式洞口之间左右间距为40m；该段隧道的埋深H=67.087mo洞口的开挖方式见施工组织设计。三、围岩压力计算Ht瓦7.415=0.5925m,取i=0.1,G=I+，CB-5)=1+0.1(12.5-5)=1.75,q=汝=0.45X2s1W=O.45X4X2.51.75=7.875九,荷载等效高度：4=

6、V=至=3.15机；Q2.5深、浅埋隧道分界深度：Hp=2.5hq=2.53.15=7.875mH=67.087m,故为深埋隧道。水平均布围岩压力：e2.75（边墙属于长梁）。(2)计算各项特征数值(计算过程参考地下结构静力计算一书)(a)拱的单位变位由式(3-18)与附表53,得:=2x6,8x1q996=90.469210-5,0.1653105一S26.822=70.16531050.2086=116.7049105,QvZTo322=-X0.0696=264.7848105；220.1653105(b)由式拱的载变位(3-19)与附表54,得:z?ZA父3品一房而川巧用。=一的如2x1

7、。,Zp=2x6.840.16531050.0559-1446.120910-50;(c)拱的弹性抗力变位由式(4-8)与附表57,得:126.830.16531050.0014cn=5.3261105n,ZP-0.0007cn=-18.1088105c：0.1653105(d)墙顶(拱脚)的单位变位边墙属于长梁，按式(4-15)计算墙顶的单位变位。=41.31932105=4.589510521.31922105=1.73981052x1.3192105=1.319x105；因为边墙属于长梁，且不承受水平荷载，故:A=Zz3=PneNne0(e)左半拱上的荷载引起墙顶处的竖向力、水平力和力矩

8、由于竖向均布荷载备：琮=605q;=0;此=-*-183O13q,由于弹性抗力CT：按式（4-7a）与附表57,得:VX=0.0884X6.8n=0.6011n,=-0.13586.8n=-0.9234n,M=-0.01726.82n=-0.7953n；以上各项力的正负见下图所示。将以上算出的各项数值代入式(4-4)中，则得：A11=(90.4692+24.5895)105=99.6482105,A12=A21=116.7049+2x(1.7398+3.74.5895)10-5=154.1468105,5Ap=-661.2012q0-5.3261n+2(-18.3013q0-0.7953n)-

9、20.9234n1.7398105=(-829.1889q0-14.4734n)1052p=-1446.1209q0-18.1088n+2(-18.3013q-0.7953n)1.7398-20.9234n1.31910-5+23.7(-18.3O13qo-O.7953n)4.5895-23.7O.9234crn1.73981O-5=(-2131.3563q0-62.2636n)10-5(3)求解多余力M和/将以上算出得各A值代入式(4-3),得：99.6482x1+154.1468x2829.1889%14.47345=0,154.1468x1+418.8324%2131.3563%62.6

10、2364=O,解出：X1=1o430.1998b,%=4.7049%+0.2237%；下面求弹性抗力由式(4-2)的第二式求出墙顶(拱脚)的水平位移/为0=(1.043IqO-0.1998CrJX1.7398+(4.7O49qo+0.223IcrJx(1.319+1.73983.7)105+(18.3013%-0.7953CrJX1.7398-0.9234%1.319IO5代=(6.4666%-1.2188J105入式(4-6)：=2105(6.4666-1.2188c)1050.8902解得:5=2.1561%因此，得多余力玉和如下：石=1.6542%0.08274=(1.0431-0.19

11、982.1561)q0=0.6123%=4.821%加，x2=5.7622%+0.2732%=(4.7049+0.22372.1561)=5.1872%=40.8492八(4)求拱顶的内力由于对称关系，将左半拱分为四等段，计算。4各截面的弯矩M和轴力N,见图4-10(a),按下式计算：Mi=x1+x2y-Mi-,Ni=x2cos+qGxsin-Vism-Hicos式中加近、V9、H按式(4-7)与附表57计算，结果见表1所示。表1Mi,V、数值表截面viHiM093.120027.2742108.4028142.207024.995838.315328.771720.44607.502530.194719.69060.1877410.158130.441913.2841坐标尺寸的计算见表2,弯