洞门设计.doc

第三章 洞门设计1.1洞口地质条件隧道入口，上覆薄层状岩层，主要为硅质岩，围岩级别为级，无自稳能力，成洞条件一般，围岩为微透水层，对排水要求不大，节理裂隙发育，岩石成块碎石镶嵌结构。需要注意拱部支护。1.2洞门形式的选择本隧道总长为1245米属于长隧道，基本服从于路线走向，路线与地形等高线基本正交，洞门按受力结构设计。洞门形式结合实际地形、地质情况选定。根据洞门所处地段的地形地貌及工程地质条件。遵从“早进洞，晚出洞”的设计原则，并考虑洞门的实用、经济、美观等因素，因此本隧道实用端墙式洞门。端墙式洞门如图3-1侧 面正 面图3-1 洞门简图2.2洞门构造要求按公路隧道设计规范（jtj026-90），洞门的构造要求为：（1）洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门翼墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚步小于0.5m。（2）洞门墙硬根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算结合其他工程类比确定。（3）洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够的深度，保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。（4）松软地基上的基础，可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。2.3验算满足条件采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表3.1和3.2（公路隧道设计规范jtj026-90）的规定，并应符合公路路基设计规范、公路砖石及混凝土桥涵设计规范、公路桥涵地基与基础设计规范的有关规定。表3-2 洞门墙设计参数仰坡坡率计算内摩擦角（）容重（kn/m3）基底摩擦系数f基底控制压力（mpa）1：0.570250.60.81：0.7560240.50.61;150200.40.40.351:1.254345180.40.300.251:1.53840170.350.400.25表3-3 洞门墙主要验算规定强身截面荷载效应值sd结构抗力效应值rd（按极限状态算）强身截面荷载效应值sd结构抗力效应值rd（按极限状态算）墙身截面偏心距e0.3倍截面厚度滑动稳定安全系数kc1.3基底效应值地基容许承载力倾覆稳定安全系数ko1.6基底偏心距e岩石地基b/5b/4土质地基b/6-3.1 .洞门结构设计计算 3.1 .1 计算参数计算参数如下：（1） 边、仰坡坡度1:0.75；（2） 仰坡坡脚=45，tan=1，=6；（3） 地层容重=24kn/m3;（4） 地层计算摩擦角=60；（5） 基底摩擦系数0.5；（6） 基底控制应力=0.6mpa 3.12建筑材料的容重和容许应力（1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为mu100，水泥砂浆的强度等级为m10。（2）容许压应力a=2.2mpa，重度t=22kn/ m3。3.1.3洞门各部尺寸的拟定根据公路隧道设计规范（jtj026-90），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：h=12m；其中基底埋入地基的深度为1,0m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m，墙厚2.0m，设计仰坡为1:1,具体见图纸。3.2.洞门验算3.21洞门土压力计算 根据公路隧道设计规范（jtj026-90），洞门土压力计算图示具体见图3.2。图3-4 洞门土压力计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：式中: 围岩计算摩擦插脚; 洞门后仰坡坡脚； 洞门墙面倾角代入数值可得：= =0.53故：w=30.35根据公路隧道设计规范（jtg2004），土压力为；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； b洞门墙计算条带宽度（m），取b=1m； 土压力计算模式不确定系数，可取=0.6。把数据代入各式，得：=0.177由三角关系可得：洞门土压力e： 式中： 墙背摩擦角 =3.2.2抗倾覆验算翼墙计算图示如图3.3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： 式中： k0倾覆稳定系数，； 全部垂直力对墙趾o点的稳定力矩； 全部水平力对墙趾o点的稳定力矩；图3-5 墙身计算简图由图3-3-6可知：墙身重量g：ex对墙趾的力臂：；ey对墙趾的力臂：g对墙趾的力臂：代入上式得：1.6故抗倾覆稳定性满足要求3.2.3抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性： 式中： kc滑动稳定系数 作用于基底上的垂直力之和； 墙后主动土压力之和，取=ex； f基底摩擦系数，取f=0.4由图3.3得：1.3故抗滑稳定性满足要求3.2.4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zn，合力偏心矩为e，则： 0合力在中心线的右侧。计算结果满足要求基底控制压应力，计算结果满足要求。3.2.5墙身截面偏心矩及强度验算 （1）墙身截