学府立交结构计算书

隧道工程

----学府立交

结构计算书

【第一册计算书共二册】

目录

一、工程概况.....................................................................

二、设计采用主要规范及原则.......................................................

2.1设计采用规范...............................................................1

2.2设计原则...................................................................2

三、设计参数.......................................1

四、支挡结构计算...................................1

4.1重力式挡墙.................................................................1

4.2折背式挡墙................................................错误!未定义书签。

4.3衡重式挡墙................................................错误!未定义书签。

4.4悬臂式挡墙................................................错误!未定义书签。

4.5扶壁式挡墙错误!未定义书签。

4.6桩板挡墙13

一、工程概况

本项目鹿角隧道及接线为四横线分流道上关键的一段，西起学府立交西侧，向东经过学府

立交后以隧道形式穿过铜锣山，止于内环快速的鹿角立交。设计标准采用城市主干道，设计速

度60km/h,标准路幅采用双向六车道，道路红线控制宽度为36m。本项目以隧道为主，推荐方

案全长约6.1km,其中特长隧道一座(双洞，左洞长4100用，右洞长4155m),全线共设学府

(学府大道)和鹿角(内环快速路)2处立交。

主线右线西侧设计起点在四横线分流道右线桩号K3+000处与二塘立交相接。东侧设计终

点在四横线分流道右线桩号K3+753.792处与鹿角隧道相接。主线左线西侧设计起点在四横线

分流道右线桩号K3+013.638处与二塘立交相接。东侧设计终点在四横线分流道左线桩号

K3-767.073处与鹿角隧道相接。

立交南北向工程范围起于渝南大道北侧桩号K1+090,126,终于南侧桩号K1+939.8080

本项目共包含四横线分流道和渝南大道道路建设及其相交节点立交改造设计。学府立交

为全互通立交，共包含8条匝道。

本册计算书为学府立交结构工程计算书，主要结构物包括32段挡墙，其结构形式为重力

式挡墙、衡重式挡墙、折背式挡墙、扶壁式挡墙及桩板式挡墙。

二、设计采用主要规范及原则

2.1设计采用规范

(1)《公路路基设计规范》JTGD30-2015；

(2)《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012

(3)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)；

(4)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)；

(5)《建筑抗震设计规范》(GB500U-2010)；

1

(6)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010(2015年版))；

(7)《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

(8)《建筑边坡工程施工质量验收规范》DBJ/T50-100-2010

(9)中华人民共和国《工程建设标准强制性条文》；

(10)国家及部(委)发布的其它有关法律、法规、规程、规范。

2.2设计原则

根据规范要求并结合地质勘察报告，本工程高边坡安全等级为一级。

(1)高边坡防护工程设计安全系数取1.35。

(2)边坡重要性系数取1.1。

(3)场地地震基本烈度为6度。设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为一组。

(4)挡墙安全等级：I级

(65)路肩挡墙车行荷载:城-A级；人群荷载：43,/旅

(6)支护结构设计使用年限：50年。

2

三、设计参数

岩上设计参数建议仅表

侏罗一口线新侏罗一中下跳自流

地质年代

俣罗E中段沙溪庙纲mm井俎

岩土名名人工填土给庾砂岩砂陋过若砂炳佐力眇Mi龙岩岩土界III类IV类

软砂岩裂隙而皆层面

杂数路环区堆填M拈土强风化，以化强风化中风化强风化中风化镂风化中风化面边坡边坡

4®(kN/m,)2021202324.824.8252s.s2525.72525.5

性和抗压强度标

19.73.462.84.5

潜

天然抗4强度标

25.765945.27.3

Mffi(MRa)

地展承段力特征

120716423s93412IS8?2650

tfKkPai

大热：5天然，340.32.

内水擦<hoC>101532101031.51032.4181210

也和：3饱和：25S

一

天然।天

28有153052

内索力1660404021640476502516

C(kPa)电

饱和：3692

25工

边坡岩体等效内

6050

埠擦仰・)

岩石与锚同体极

104871

双枯站强境标布376544

7302

枇<KPO

土体与锚固体极80

12

取帖帖强度标准40

0

tt(KP1)

32S1II

弹性性#(M愉720922

436g

266990

变形(MRa)521693

7047

0.10.103

泊松比》0.40.39

688

辩性反力系致601030

7080200300

<MPu'ir)00

岩体水平抗力茶30

3050206020502050

0

1

水平抗力的10

比例系数1814

抗抗强旬（kPal4407613740III

佻用:阻力票数0.2

挡崎基班卑摞东

0.20.250.50.35030.40.30.30.30.4

数

＞的极限HI阻力

标淹值50130140M014()

q.《kPC

建议坡本（临时

1:1.251:1.501:1.251:0.751:0.51:0.51:0.751:0.51:0.751:0.51:0.751:0.5

边坡）

建议坡率（永久

1:1.501:1.751:1.501:0.751:0.751:0.751:0.751:0.75

边坡）1:11:11:11:1

2

四、支挡结构计算

4.1重力式挡墙

重力式路肩挡墙最高为6m,本次计算选挡墙尺寸表中6ni的断面为代表进行验算，详见计算过程

如下：

重力式挡土墙验算［执行标准：公路］

计算项目：重力式挡土墙1

计算时间：2020-11-0520:08:21星期四

原妗条件:

墙身尺寸：

墙身高:6.000(m)

墙顶宽：1.800(m)

面坡倾斜坡度：1:0.000

背坡倾斜坡度：1:0.500

采用1个扩展墙址台阶：

墙趾台阶bl:0.400(m)

墙趾台阶hl:0.600(m)

墙趾台阶与墙面坡坡度相同

墙底倾斜坡率:0.100:1

物理参数：

与工砌体容重：23.000(kN/m3)

烤工^间摩擦系数：0.400

I

地基土摩擦系数：0.450

墙身砌体容许压应力：2100.000(kPa)

墙身砌体容许弯曲拉应力：280.000(kPa)

墙身砌体容许剪应力：110.000(kPa)

材料抗压极限强度：1.600(MPa)

材料抗力分项系数：2.310

系数低0.0020

场地环境：一般地区

墙后填土内摩擦角：30.000(度)

墙后填土粘聚力：0.000(kPa)

墙后填土容重：20.000(kN/m3)

墙背与墙后填土摩擦角：15.000(度)

地基土容重：18.000(kN/m3)

修正后地基承载力特征值：180.000(kPa)

地基承载力特征值提高系数：

墙趾值提高系数：1.200

增踵值提高系数：1.300

平均值提高系数：1.000

墙底摩擦系数：0.300

地基土类型：岩石地基

地基上内摩擦角：30.000(度)

土压力计算方法：库仑

坡线土柱：

坡而线段数：1

折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数

110.0000.0001

第1个:定位距离O.OOO(m)城-A级

坡面起始距离：0.000(m)

地面横坡角度：0.000(度)

填土对横坡而的摩擦角：35.000(度)

墙顶标高:0.000(m)

2

挡墙分段长度：15.000(m)

荷载组合信息：

结构重要性系数：1.000

荷载组合数：1

第1种情况：组合1

组合系数：L000

1.挡土墙结构重力分项系数=0.900V

2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.200V

3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.300V

4.填土恻压力分项系数=1.300J

5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.300，

［土压力计算］计算高度为6.547(m)处的库仑主动土压力

无荷我时的破裂角=23.724(度)

城-A级

路基面总宽=10.000®,路肩宽=0.000(m)安全距离=0.600(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=6.151(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表：

第1列车:

中点距全部破裂低

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

010.6000.25030.00030.000

022.4000.25030.00030.000

030.6000.60070.00070.000

042.4000.60070.00070.000

050.6000.60070.00070.000

062.4000.60070.00070.000

070.6000.600100.000100,000

082.4000.600100.000100.000

3

090.6000.60080.00080.000

102.4000.60080.00080.000

第2列车;

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

013.7000.25030.00030.000

025.5000.25030.00030000

033.7000.60070.00070.000

015.5000.60070.00070.000

053.7000.60070.00070.000

065.5000.60070.00070.000

073.7000.600100.000100.000

085.5000.600100.000100.000

093.7000.60080.00080,000

105.5000.60080.00080.000

布置宽度B0=6.151(m)分布长度L0=21.980(m)荷载值SG=1400.000(kN)

换算土柱高度h0=0.518(m)

按实际墙背计算得到：

第1破裂角：23.724(度)

Ea=277.153(kN)Ex=207.366(kN)Ey=183.883(kN)作用点高度Zy=2.331(m)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在

墙身截面积=21.463(m2)重量=493.653(kN)

(-)滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.300

采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下：

基底倾斜角度=5.711(度)

Wn=491.203(kN)En=203.604(kN)Wt=49.120(kN)Et=188.040(kN)

滑移力=138.920(kN)抗滑力=208.442(kN)

滑移验算满足：Kc=1.500)1.300

滑动稳定方程验算：

滑动稳定方程满足：方程值=51.337(kN)>0.0

地基土层水平向：滑移力=207.366(kN)抗滑力:317.025(kN)

4

地基土层水平向：滑移验算满足：Kc2=1.529>1.300

(二)倾覆稳定性验算

相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.234(m)

相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=4.308(m)

相对于地趾点，Ex的力臂Zy=1.784(m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=369.964(kN-m)抗倾覆力矩=1895.039(kN-m)

倾覆验算满足：K0=5.122>1.500

倾覆稳定方程验算：

倾覆稳定方程满足：方程值=1431.157(kN-m)>0.0

(三)地基应力及偏心距验算

基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承我力和偏心距

作用于基础底的总竖向力=694.806(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1525.076(kN-m)

基础底面宽度B=5.501(m)偏心距e=0.556(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.195(m)

基底压应力：趾部=202.837踵部=49.775(kPa)

最大应力与最小应力之比=202.837/49.775=4.075

作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.556<=0.200*5.501=1.100(m)

墙趾处地基承载力验算满足：压应力=202.837<=216.000(k^a)

墙踵处地基承载力验算满足：压应力=49.775<=234.000(kPa)

地基平均承载力验算满足：压应力=126.306<=180.000(kPa)

5

(四)基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

(五)墙底截面强度验算

验算截面以上，墙身截面积=20.040(m2)重量=460.920(kN)

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.140(m)

相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=4.308(m)

相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.784(m)

［容许应力法］:

法向应力检算：

作用于验算截面的总竖向力=644.803(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1408.617(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.185(m)

截面宽度B=5.200(m)偏心距el=0.415(m)

截面上偏心距验算满足：el=0.415<=0.250*5.200=1.300(m)

截面上压应力：面坡=183.439背坡=64.562(kPa)

压应力验算满足：计算值=183.439<=2100.000(kPa)

切向应力检算：

剪应力验算满足：计算值=-9.722<=110.000(kPa)

「极限状态法］:

重要性系数?0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=653.875(kN)

轴心力偏心影响系数酱=0.933

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=5.200(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

用工构件或材料的抗力分项系数金目=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数领=1.000

6

计算强度时:

强度验算满足：计算值二653.875<=3359.706(kN)

计算稳定时：

稳定验算满足：计算值=653.875<=3359.706(kN)

(六)台顶截面强度验算

［土压力计算］计算高度为5.400(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=23.724(度)

城-A级

路基面总宽=10.000(ID),路肩宽=0.000(m)安全距离=0.600(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间足离=0.600(m)

经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=5.073(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表：

第1列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(n>)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

010.6000.25030.00030,000

022.4000.25030.00030.000

030.6000.60070.00070.000

042.4000.60070.00070,000

050.6000.60070.00070.000

062.4000.60070.00070000

070.6000.600100.000100.000

082.4000.600100.000100.000

090.6000.60080.00080,000

102.4000.60080.00080000

第2列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(in)轮压(kN)上轮压(kN)

013.7000.25030.00030.000

7

025.5000.25030.0000000

033.7000.60070.00070.000

045.5000.60070.0000.000

053.7000.60070.00070.000

065.5000.60070.0000000

073.7000.600100.000100.000

085.5000.600100.0000000

093.7000.60080.00080.000

105.5000.60080.0000000

布置宽度B0=5.073(m)分布长度L0=21.318(m)荷载值SG=1050.OOO(kN)

换算土柱高度hO=0.485(m)

按实际墙背计算得到：

第1破裂角：23.724(度)

Ea=192.050(kN)Ex=143.692(kN)Ey=127.419(kN)作用点高度Zy=1.937(in)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂而不存在

［强度验算］

验算截面以上，墙身截面积=17.010(m2)重量=391.230(kN)

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.671(m)

相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=3.531(m)

相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.937(m)

［容许应力法］:

法向应力检算：

作用于验算截面的总竖向力=518.649(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=825.530(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.592(m)

截面宽度B=4.500(m)偏心距el=0.658(m)

截面上偏心距验算满足:el=0.658<=0.250*4.500=1.125(m)

截面上压应力：面坡=216.420背坡=14.091(kPa)

压应力验算满足：计算值=216.420<=2100.000(kPa)

切向应力检算:

8

剪应力验算满足:计算值=-14.171<=110.000(kPa)

［极限状态法］:

重要性系数?0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=517.752(kN)

轴心力偏心影响系数管=0.784

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=4.500(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

用工构件或材料的抗力分项系数缸I=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数领=1.000

计算强度时：

强度验算满足：计算值=317.752<=2442.601(kN)

计郛稳定时：

稳定验算满足:计算值=517.752<=2442.601(kN)

各组合最不利结果

(-)滑移验算

安全系数最不利为：组合1(组合1)

抗滑力=208.442(kN),滑移力=138.920(kN)o

滑移验算满足：Kc=1.500)1.300

滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1)

滑动稳定方程满足：方程值=51.337(kN)>0.0

9

安全系数最不利为：组合1（组合1）

抗滑力=317.025（kN）,滑移力=207.366（kN）o

地基土层水平向：滑移验算满足：Kc2=1.529>1.300

（二）倾覆验算

安全系数最不利为：组合1（组合1）

抗倾覆力矩=1895抗39（k力M）,倾覆力矩=369.964（kN-m）.

倾覆验算满足:K0=5.122>1.500

倾覆稳定方程验算最不利为：组合1（组合1）

倾莅稳定方程满足：方程值=1431.157（kN-m）>0.0

（三）地基验算

作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1（组合1）

作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.556<=0.200*5.501=1.100（m）

墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1（组合1）

墙趾处地基承载力验算满足：压应力=202.837<=216.OOO（k：Ja）

墙随处地基承载力验算最不利为：组合1（组合D

墙踵处地基承载力验算满足：压应力=49.775<=234.000（kPa）

地基平均承载力验算最不利为：组合1（组合1）

10

地基平均承载力验算满足：压应力=126.306<=180.000（kPa）

（四）基础验算

不做强度计算。

（五）墙底截面强度验算

［容许应力法］:

截面上偏心距验和最不利为：组合1（组合1）

截面上偏心距验算满足:el=0.415<=0.250*5.200=1.300（m）

压应力验算最不利为：组合1（组合1）

压应力验算满足：计算值=183.439<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：组合1（组合1）

拉应力验算满足:计算值=0.000<=280.000（kPa）

剪应力验算最不利为：组合1（组合1）

剪应力验算满足：计算值=-9.722<=110.000（kPa）

［极限状态法］：

强度验算最不利为：组合1（组合1）

强度验算满足：计算值=653.875<=3359.706（kN）

11

稳定验算最不利为：组合1（组合1）

稳定验算满足：计算值二653.875<=3359.706（kN）

（六）台顶截面强度验算

［容许应力法］：

截面上偏心距验算最不利为：组合1（组合1）

截面上偏心距验算满足:01=0.658<=0.250*4.500=1.125（m）

压应力验算最不利为：组合1（组合1）

压应力验算满足：计算值二216.420<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：组合1（组合1）

拉应力验算满足:计算值=0.000<=280.000（kPa）

剪应力验算最不利为：组合1（组合1）

剪应力验算满足：计算值=-14.171<=110.000（kPa）

［极限状态法］：

强度验算最不利为：组合1（组合1）

强度验算满足：计算值=517.752<=2442.601（kN）

稳定验算最不利为:组合1（组合1）

12

稳定验算满足：计算值=517.752<=2442.601（kN）

4.6桩板挡墙

4.6.11#桩板式挡墙

1）5#桩计算

选择1#挡墙5#桩进行计算，其悬臂段长度为4.77m,嵌固段长度5m,桩尺寸为1.2mX1.2m,

将桩顶土层按附加荷载20心//计算，得出墙后主动土压力，将主动土压力作为剩余下滑力进

行桩板挡墙计算，并采用岩土参数进行桩板挡墙计算结果如下。

剩余下滑力计算：

剩余下1.3倍剩

H(m)Y(kN/m3)。（。）0（。）6（。）q(kN/m2)c(kPa)<P(0)

滑力余下滑力

4.7720900152003097.34127

抗滑动桩验算

计算项目：抗滑桩1

原始条件:

13

墙身尺寸:

桩总长：9.770(m)

嵌入深度：5.000(m)

截面形状：方桩

桩宽：1.200(m)

桩高：1.200(m)

桩间距：4.000(m)

嵌入段土层数：1

桩底支承条件：自由

计算方法：M法

土层序号土层厚(m)重度(kN/m3)内摩擦角(度)土摩阻力(kPa)M(MN/m4)被动土压力

调整系数

110.00020.00030.00120.0010.0001.000

初始弹性系数A:0.000(MN/m3)

初始弹性系数Al:0.000(MN/m3)

桩前滑动土层厚：0.000(m)

锚杆(索)参数：

锚杆道数：0

锚杆号锚杆类型竖向间距水平刚度入射角锚固体水平预加筋浆强度

(m)(MN/m)(度)直径(nun)力(kN)fb(kPa)

物理参数：

桩混凝土强度等级：C30

桩纵筋合力点到外皮距离:70(mm)

桩纵筋级别：HRB400

桩箍筋级别：HRB400

桩箍筋间距：200(mm)

场地环境：一般地区

墙后填土内摩擦角：30.000(度)

墙背与墙后填土摩擦角：15.000(度)

墙后填土容重：20.000(kN/m3)

横坡角以匕嗔土的士摩阻力(kPa):120.00

14

横坡角以下填土的土摩阻力(kPa):120.00

坡线与滑坡推力：

坡面线段数：1

折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)

10.0000.000

地面横坡角度：0.000(度)

墙顶标高：0.000(m)

参数名称参数值

推力分布类型三角形

桩后剩余下滑力水平分力127.000(kN/m)

桩前剩余抗滑力水平分力0.000(kN/m)

钢筋混凝土配筋计算依据：《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)

注意：内力计算时，库仑土压力分项(安全)系数=1.350,滑坡推力分项(安全)系数=1.350

第1种情况：滑坡推力作用情况

［桩身所受推力计算〕

假定荷载三角形分布：

桩后：上部=0.000(kN/m)下部=212.998(kN/m)

桩前：上部=0.000(kN/m)下部=0.000(kN/m)

桩前分布长度=0.000(m)

(-)桩身内力计算

计算方法：m法

背侧——为挡土侧；面侧——为非挡土侧。

［锚杆内力标准值］

［桩内力设计值］

占号

八、、J距顶距离弯矩剪力位移土反力

(m)(kN-m)(kN)(mm)(kPa)

1-0.0000.0000.000-80.20

15

20.1990.079-1.191-78.22

30.3980.631-4.762-76.25

40.5962.130-10.716-74.27

50.7955.048-19.050-72.29

60.9949.860-29.766-70.32

71.19317.038-42.862-68.34

81.39127.055-58.341-66.37

91.59040.386-76.200-64.39

101.78957.503-96.441-62.42

111.98878.879-119.062-60.44

122.186104.988-144.066-58.47

132.385136.303-171.450-56.49

142.584173.297-201.216-54.52

152.783216.444-233.362-52.55

162.981266.216-267.891-50.58

173.180323.088-304.800-48.61

183.379387.532-344.091-46.65

193.578460.022-385.762-44.69

203.776541.030-429.816-42.73

213.975631.031-476.250-40.77

224.174730.497-525.066-38.82

234.373839.903-576.262-36.88

244.571959.720-629.841-34.94

254.7701090.422-685.800-33.01

264.9621222.306-673.128-31.15

275.155