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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W级围岩,隧道右洞进口为皿级围岩,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W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
柳址坡车
计韓摩撼如贰。
)
重度Z(kVm5)
越底嘩攜系数f
基底控材压应力tMPS
70
23
D帧
110.79
60
S4
0.50
0-60
WI
30
0.40
0.40-035
...
43-45
18
0.40
1:
15
開-40
17
。
.站亠0.40
0.25
洞门墙主要验算规定
袁趴氛】渭门壇主更验鼻规定
墟廿截而剂戦
石结构枕力栽宜備出
(按摄很状态计真》
墻身徵間荷變
卷结幽抗力址应倩陶
(擅械陂慣畜计囂〉
垢并飯面偏庄雨揺
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汪基容许贰載力
;
^1.6
君石地產wa*kW込丄矗:
地垂瑤円曲用为玻底薛腔)1
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®=53°
3)仰坡坡角tan£=1.33
4)重度丫=24KN/m
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[(T]=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Mu10Q水泥砂浆的强
度等级为M1Q
2)容许压应力[(T]=5Mpa,重度丫t=25KN/m。
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:
—=h°饥
tan2申+tan^tan色-J(1+tan2®)(tan®-ta石j(tan®+tan^]1-taztan^)tan2~:
:
tan呂(1+tan®)-tan®(1—tan^tan^)
式中:
£、a——地面坡角与墙面倾角(°);
「一一围岩计算摩擦角()
当时当片0吋
代入数据,得
Tanw=0.4031,w=21.95°
根据《公路隧道设计规范》(JTG—2004),土压力:
1
EH2h0h'—hbb
tan*:
-tan:
1-tan:
tan;
tan[心亠「[1-tan,tan;
a
tan■-tan_:
i式中:
E——土压力(KN);
地层重度KN/m3;
侧压力系数;
■——墙背土体破裂角;
代入数据,得:
■=0.078;ho=3.0843m;h'=6.7135m;E=87.1567kN
由E计算得:
Ex=E*cos、:
—i
Ey=E・sin:
••注i
:
-■■
3
式中:
:
——墙背摩擦角
代入数据得:
Ex=72.2561kN
Ey=48.7374kN
(三)洞门抗倾覆验算
0点产生倾覆
翼墙计算图示如图2所示,挡土墙在荷载作用下应绕时应满足下式:
K0Ml1.6
ZM0
G=bBH
'My二GZGEyZy
二.Mo二ExZx
代入数值得:
G=325kN;Zx=4m;Zy=1.72m;ZG=1.28m;
刀M=499.8783kN•m刀M=289.0244kN•m
代入Ko=1.72941.6
送Mo
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:
送Nf
Kc1.3
'E
式中:
Kc滑动稳定系数;
N——作用于基底上的垂直力之和;
、•E——墙后主动土压力之和,取aE=Ex;
f——基底摩擦系数,取f=0.5
Kc
二__=2.5862>1.3
Ex
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1N,其对墙趾的力骨为Zn,合
力偏心矩为e,贝卩:
瓦My—送M0G^Zg+EyXZy—Ex汉Zxz
n'N
GEy
代入数值得:
Zn=0.5642;e=0.0858
evB/5=0.26
计算结果满足要求。
(六)基底应力验算
代入数值得:
-max=382.3621kPa<[;「]=0.6MPa
-min=192.6185kPa<[二]=0.6MPa
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
V0.3B
N
式中:
M计算截面以上各力对形心力矩的代数之和;
N作用于截面以上的垂直力之和;
代入数据得:
e=0.3019v0.3•B=0.39
M=112.8329kN•m;N=373.7374kN
计算结果满足要求
B)
计算得:
.:
;•=621.3108kPav5MPa满足要求。
通过以上的验算,说明隧道洞门入口段端墙式洞门的尺寸合理。
出口段同理计算满足。
排水设计
隧道排水应根据防排堵截结合,因地制宜,综合治理的原则,采用切实可靠地设计和施工措施,达到防水可靠排水畅通经济合理的目的。
1.在洞口仰坡5m以外,设置天沟,并加以铺砌。
2.对洞顶地表的陷穴,
深穴加以回填,对裂缝进行堵塞。
3.对洞顶天然沟槽加以整治,是山
洪宣泄畅通。
4.在地表水上游设截水导流沟。
5.在仰坡到洞顶处2m左右设计排水沟。
6.边坡设计排水沟。
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