洞门计算书.docx
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洞门计算书
隧道洞门设计及稳定性验算
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
仰坡坡率
计算摩擦角卩(。
)
重度/(kN/n?
)
基底摩擦系数/
戛底控刚压应力〈MP3
105
70
25
0,60
0,80
1:
0.75
60
24
0.50
0.60
1:
1
50
20
0.40
0.40-035
I-L25
43-45
18
0・40
0.30-0.25
1:
1.5
38-40
17
0.35-0.40
0.25
洞门墙主要验算规定
表9.4.1洞门墙主要验算规定
面荷载
0结构杭力效应値山
(技极段状态计算)
墻身诫面荷載
左结构抗力效应價覘
(弦极限状态计算〉
墻身誠面備心距。
M0.3倍就面庁度
滑动稳定安全系数K.
>1.3
基底应力&
W地茶容许承戟力:
傾覆稳定安全系数爲
21.6
基底偃心距£
岩石地尊0〃/5・〃/4;丄质|
地S^B/6(Z?
为玻底犀质)
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i|)=53o
3)仰坡坡角tan£=1.33
4)重度Y=24KN/m:
1
5)基底摩擦系数f二0.5
6)墙身斜度1:
0.1
7)基底控制应力[a]=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MulOO,水泥砂浆的强度
等级为M10。
2)容许压应力[o]=5Mpa,重度yt=25KN/m\
3.洞门各部尺寸拟定
根据《公路隧道设计规》(JTG-2004),结合洞门所处地段的工程地质条件,拟定洞门的髙度:
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lm,洞门与仰坡间的水沟深度为0.5m,洞门墙顶髙出仰坡坡脚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》(JTG-2004),洞门土压力计算图示具体见
图lo
最危险滑裂面与垂直面之间的夹角:
式中:
a——地面坡角与墙面倾角(°);
(P——禺岩计算摩擦角(。
)
代入数据,得
Tano=0.4031,3=21.95。
根据《公路隧道设计规》(JTG—2004),土压力:
乂_(tan^y-tantanatans)
tan(ey+(p\\一tancotan£)
h'=
tanfV-tancr
式中:
E——土压力(KN);
Y——地层重度(KN/mJ
2——侧压力系数;
e——墙背土体破裂用。
);
代入数据,得:
2=0.078;h0=3.0843m\h'=6.7135m\E=87.1567kN
由E计算得:
=£>cos(J-a)
E、=E>sin(J-a)
穴2
o=—(p
3
式中:
J——墙背摩擦角
代入数据得:
E=72.2561/c/V
Ey=48.7374EN
(3)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()点产生倾覆时应满足下式:
K{)=-星叭>1.6
GfBH
工My=GxZg+EyxZy厂氏xZ’
代入数值得:
G二325kN;Zx=4加;Z,=1.72m;ZG=1.28m;
EMy=499.8783kN•m;EMo=289.0244kN•m
代入K"==1.7294>1.6
XMo
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:
>1.3
式中:
Kq——滑动稳定系数;
为N——作用于基底上的垂直力之和;
工E墙后主动土压力之和取为E=E*;
f——基底摩擦系数,W=0.5
G+Ey
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》N,其对墙趾的力臂为合
力偏心矩为e,则:
7_》My-》M°_GxZG+EyXZy-瓦xZxZ*n—
代入数值得:
Zn=0.5642;e=0.0858
e
计算结果满足要求。
(六)基底应力验算
代入数值得:
5価=192.6185kPa 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 e=—<0.35 N 式中: M——计算截面以上各力桃心力矩的代数之和: N——作用于截面以上的磁力之和; N=G+E 代入数据得: M=112.8329kN・m;N二373.7374kN;e=0.3019<0.3・B=0.39 计算结果满足要求。 计算得: b=621.310涨炖V5MA1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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