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洞门计算书
洞门计算书
隧道洞门设计及稳定性验算
一、概况
金鸡山隧道为分离式单向行车双线隧道,隧道右洞进口为Ⅳ级围岩,隧道右洞进口为Ⅲ级围岩,隧道区中部为分水岭,两侧沟谷切割较深,地表径流水水量较少,仅进口段处于冲沟交汇处(尤其右洞口)地表水较发育,出口段左右洞口均为Ⅴ级围岩。
隧道入口洞门形式皆按照Ⅳ级设计,采用端墙式洞门,出口洞门形式皆采用翼墙式洞门。
洞门设计计算参数
洞门墙主要验算规定
二、进口段洞门结构设计计算(端墙式)
(一)基本参数
1.计算参数
1)边、仰坡坡度1:
0.75
2)计算摩擦角ψ=53°
3)仰坡坡角tanε=1.33
4)重度γ=24KN/m3
5)基底摩擦系数f=0.5
6)墙身斜度1:
0.1
7)基底控制应力[σ]=0.6MPa
2.建筑材料容重及容许应力
1)墙的材料为粗料石砌体,石料的强度等级为Mu100,水泥砂浆的强度等级为M10。
2)容许压应力[σ]=5Mpa,重度γt=25KN/m3。
3.洞门各部尺寸拟定
根据《公路隧道设计规范》(JTG-2004),结合洞门所处地段的工程地质条件,拟定洞门的高度:
H=12m;其中基底埋入地基的深度为1.5m,洞门与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1m,洞门与仰坡间的水沟深度为0.5m,洞门墙顶高出仰坡坡脚0.5m,洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2m,墙厚1.3m,设计仰坡为1:
1,具体见图。
(二)洞门土压力计算
根据《公路隧道设计规范》(JTG-2004),洞门土压力计算图示具体见图1。
最危险滑裂面与垂直面之间的夹角:
式中:
ε、α——地面坡角与墙面倾角(°);
图1
代入数据,得
Tanω=0.4031,ω=21.95°
根据《公路隧道设计规范》(JTG—2004),土压力:
代入数据,得:
由E计算得:
代入数据得:
(三)洞门抗倾覆验算
翼墙计算图示如图2所示,挡土墙在荷载作用下应绕O点产生倾覆时应满足下式:
代入数值得:
G=325kN;
∑My=499.8783kN·m;∑M0=289.0244kN·m
代入
故抗倾覆稳定性满足要求。
(四)洞门抗滑动验算
对于水平基底,按如下公式验算滑动稳定性:
故抗滑稳定性满足要求。
(五)基底合力偏心矩验算
设作用于基底的合力法向分力为
,其对墙趾的力臂为
,合力偏心矩为e,则:
代入数值得:
e<B/5=0.26
计算结果满足要求。
(六)基底应力验算
代入数值得:
计算结果满足要求。
(七)墙身截面偏心矩及强度验算
墙身截面偏心矩e
代入数据得:
M=112.8329kN·m;N=373.7374kN;e=0.3019<0.3·B=0.39
计算结果满足要求。
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