【《隧道洞门设计与计算分析案例》1700字】

隧道洞门设计与计算分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u23030隧道洞门设计与计算分析案例 159361.1洞口地质条件 1181411.2洞门设计方案 1310961.3洞门稳定性验算 31.1洞口地质条件洞口位于斜坡带，自然坡角在32~36°左右，植被较发育，基岩埋藏较浅，坡面零星覆盖第四系残坡积碎石块，一般层厚为1.0~2.0m，最大层厚为4.3m。地下水位低，自然稳定性好，但开挖时易发生岩土界面局部塌陷。隧道左幅出口位于陡坎，坡角约70°，局部陡直，基岩裸露，节理裂隙发育，坡面参差不齐，偶有掉块迹象。右幅出口位于陡坎右侧斜坡冲沟地带，坡度约25°～30°之间，植被发育，表层覆盖着第四系残坡积碎石，厚约2.0m。岩体节理发育，风化强烈，浅部以全～强风化状态出露，岩体破碎，结构松散。1.2洞门设计方案1.2.1洞门类型的选择结合防排水要求与隧道勘察报告结果，根据隧道地形与周围地质条件的好坏等相关因素，以“早进洞，晚出洞”为原则，确定洞口放置的最有利位置。综合考虑隧道周围斜向坡的稳定性、安全性，在保证建筑时洞门不破坏隧道的周围自然景观的前提下，要使洞门结构简洁，在实际施工过程中易于施工，所以在洞口段均设一段明洞，进、出口端均采用台阶式洞门，以保证洞口地形协调一致。1.2.2洞门各部的尺寸拟定根据《公路隧道设计规范》规定，结合洞门所在地段的工程地质条件，为了保证洞门的排水要求和稳定性，应对洞门进行以下设计：1.洞门高（中轴线高）为12.0m，墙厚2.0m，台阶式洞门正墙墙面坡度取；2.洞口仰坡坡率为，出于安全考虑，仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2.0m，以防仰坡土石掉落到路面上，也便于洞门端墙与仰坡之间排水沟设置；3.洞门墙嵌进地基；4.洞门墙顶高出拱顶回填土面0.75m，一是为了抵挡洞门后部斜坡掉落的岩石或者土块，保证隧道行人及车辆的安全。同时隧道洞门地势较危险，这样也可以为在拱顶检查维护的隧道养护维修人员提供安全护栏；1.洞门顶排水沟的沟底与拱顶衬砌外缘的高度1.5m，以免落石破坏拱圈。洞门立面图详细尺寸见图1.1。图1.1隧道右幅洞门（十堰端）立面图1.2.3计算参数1.挡土墙的仰坡坡率1：1.25；2.仰坡坡角，，；3.地层容重；4.地层计算摩擦角；1.洞门土压力计算高度，墙厚；2.洞门墙背至仰坡坡脚的水平距离；7.洞门墙计算宽度；8.基底摩擦系数；9.基底控制应力；10.墙身材料为C15片石混凝土，容许压应力为，容许拉应力。11.洞门设计计算参数见表1.1。12.洞门墙的主要验算规定见表1.2。表1.1洞门设计计算参数仰坡坡率计算摩擦角容重(kN/m3)基底摩擦系数基底控制压应力(MPa)1：0.570250.600.801：0.7560240.500.601：150200.400.40~0.351：1.2543~45180.400.30~0.251：1.538~40170.35~0.400.25表1.2洞门墙主要验算规定墙身截面荷载效应值Sd结构抗力效应值Rd（按极限状态算）墙身截面偏心距e≤0.3倍截面厚度基底应力σ≤地基容许承载力基底偏心距e≤B/4（B墙底厚度）滑动稳定安全系数Kc≥1.3倾覆稳定安全系数K0≥1.61.3洞门稳定性验算1.3.1土压力计算要对洞门进行稳定性验算，首先要计算出洞门所受的土压力，计算简图如图1.1所示。图1.2洞门土压力荷载计算简图最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：(1.1)式中：——最危险滑裂面与垂直面之间的夹角（）；——围岩计算摩擦角（）；——地面坡角与墙面倾角（）。土压力：(1.2)式中：E——（kN）；——（kN）；——（kN）；——（），取值见表1.3；H——（m）；b——（m），取b=1.0m进行计算；——（kN/m3）；——；——（）；——（m）；——，取=0.6。表1.3土对挡土墙墙背的摩擦角挡土墙情况摩擦角墙背平滑，排水不良（0.00～0.33）墙背粗糙，排水良好（0.33～0.50）墙背很粗糙，排水良好（0.50～0.67）墙背与填土间不可能滑动（0.67～1.00）所以有：1.3.2洞门结构验算（1）抗倾覆稳定性验算(1.3)式中：——，；——（）；——（）；G——，墙高H=12.0m，厚B=2.0m，采砌块石回填墙身，其重度为23kN/m；——；——；——。有：所以，洞门满足抗倾覆稳定性要求。（2）抗滑稳定性验算(1.4)式中：——。所以，洞门满足抗滑稳定性要求。（3）墙身偏心距及截面强度验算(1.5)所以，洞门墙身偏心距满足要求。由于，即墙身截面内产生拉应力。(1.6)所以，洞门墙身截面强度满足要求。（4）基底合力偏心距及基底压力验算(1.6)所以，洞门基底合力偏心距满足要求。由于，即产生拉应力，但洞门基础是相当于直接放在基底之上，根据两者的连接特点表明洞门基础与土之