端墙式洞门计算

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1:0.5；仰坡坡脚£=63.5°,tane=2,a=6°；地层容重Y=22kN/m3;地层计算摩擦角©=70°；(5)基底摩擦系数0.6；(6)基底控制应力［。］=0.8Mpa3.1．2建筑材料的容重和容许应力墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mul00,水泥砂浆的强度等级为M10。容许压应力［oa］=2.2MPa,重度Yt=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3.2．1洞门土压力计算根据《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：tan2p+tanatan£一J(1+tan2p)(tanp-tans)(tanp+tana)(1—tanatans)tans(1+tan2p)一tanp(1-tanatans)式中:p——围岩计算摩擦插脚;£ 洞门后仰坡坡脚；a——洞门墙面倾角代入数值可得：tanw=tair70P+tangtan63.5-J(1+tair70P)(tan70-tan63.5)(tan70+tan&)(1-tan&tan63.5)tan63.5(l+tair70)-tan7CF(l-tan&tan63.5)=0.266故：w=14.89°根据《公路隧道设计规范》(JTG—2004),土压力为；E=1yMH2+h(h—h)]bg200九_(tan①一tana)(1-tanatans)tan@+p)(1-tan①tans)atan①-tana式中：E——土压力（kN）;地层重度（kN/m3）入一一侧压力系数;b 洞门墙计算条带宽度（m）,取b=lm；g 土压力计算模式不确定系数，可取1=0.6。把数据代入各式，得：九=伽14.89°-tan6°)(1-tan6。363" =0.0559tan(14.89°+63.5°)(1—tanl4.89°tan63.5°)h= =9.33tan30.35°-tan6°由三角关系可得：h=1.5m0洞门土压力E：E=-丫九[H2+h(h-h)]bg200=-x22x0.056x[122+1.5(9.33-1.5)]xl.0x0.62=57.56KNE=E-cos@-a)=57.56xcos(30°-6°)=52.584KNxE=E•sin(8-a)=57.56xsin(30°-6°)=23.412KNy式中：8 墙背摩擦角5=30°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：>1.6工M>1.6k=y

0乙M0式中：K0——倾覆稳定系数，k>1.6；0工M全部垂直力对墙趾O点的稳定力矩;y匚M全部水平力对墙趾O点的稳定力矩;0

.二二.二二//fl—图3-5墙身计算简图由图3-3-6可知：墙身重量G：G二1.5x12x22x1二396KNEx对墙趾的力臂：Z=H3=123=4m；Ey对墙趾的力臂:Z二B+(Htana)3=1.5+12tan6°3二1.92mG对墙趾的力臂：Z=GB+Htana 1.5+G对墙趾的力臂：Z=G=1.38m工M=GxZ+ExZ=396x1.38+23.412x1.92=591.431KN-m工M=EZ=52.584x4=210.336KN-m代入上式得：K=沁=2.8>1.6o210.336故抗倾覆稳定性满足要求抗滑动验算对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性工N-fK= >1.3C乙E式中：Kc——滑动稳定系数工N――作用于基底上的垂直力之和；工E——墙后主动土压力之和，取工E=Ex；xF 基底摩擦系数，取f=0.4由图3.3得：K二(G+EJx0.6二G96+曲12)x0.6二”由52.584c52.584故抗滑稳定性满足要求基底合力偏心矩验算设作用于基底的合力法向分力为工N，其对墙趾的力臂为ZN，合力偏心矩为e,则：工M丄 xZ-ExZZ= 孑 0=Gyy X !_N 乙N G+Ey_396x1.38+23.412x1.92-210.336 396+23.412_0.91me_--0.91_0.09>02合力在中心线的右侧。Be_0.09<-_0.25计算结果满足要求工 6e、 396+23.412 ,6x0.09、Qmax_ (1± )_ (1± )_380.267KpaminBB 1.5 1.5 178.949Kpaq_380.267Kpa＜基底控制压应力[q]_0.6Mpa，计算结果满足要求。max墙身截面偏心矩及强度验算1）墙身截面偏心矩ee= <0.3BN式中：M——计算截面以上各力对截面形心力矩的代数之后；N――作用于截面以上垂直力之后。HHB 1.5M=E-（ ）-E--=52.584x2-23.412x =87.609KN-mx2 3y2 2N二G+E=396+24.412二419.412KN-mY将数据代入墙身偏心矩E的公式，可得：e=M=87.609=0.209<0.3B=0.3