椿萱大道春华立交至空港东路立交段-隧道土建工程结构计算书

工程概况椿萱大道是快速路五联络线东侧的重要组成部分，项目起于椿萱大道与金山大道形成的蒋家山立交，跨过猪肠溪，与秋成大道形成秋成立交，与公园东路形成鹿山立交，与春华大道形成春华立交，与桃源大道形成桃源立交，下穿空港大道，终点止于空港东路，道路全长约9.2km，蒋家山立交至春华立交（K0+403.007～K6+500）是城市快速路，设计车速80km/h，标准段路幅宽度54m，双向八车道。道路平面总图本次设计春华立交至空港东路立交段是城市主干路，设计车速60km/h，标准段路幅宽度27m，双向六车道，含Y型立交一座（桃源立交包含A、B、C、D匝道4座匝道隧道）、喇叭立交一座（空港东路立交包含E匝道1座匝道隧道），大桥1座（蒋家湾大桥620m），主线隧道1座（桃源隧道，左洞1700m，右洞1670m）。本册图纸设计范围为主线与匝道隧道段土建部分内容。本次设计采用主要规范及技术标准主要规范（1）《公路隧道设计规范第一册土建工程》（JTG3370.1-2018）；（2）《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）；（3）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60—2009）；（4）《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60—2009）；（5）《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）；（6）《城市地下道路工程设计规范》（CJJ221-2015）；（7）《混凝土结构设计标准》（GB/T50010-2010）（2024版）；（8）《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2013）（9）《钢结构设计标准》（GB50017-2017）（10）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）；（11）《公路工程地质勘察规范》（JTJC20-2011）；（12）《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）；（13）《公路工程抗震设计规范》(JTGB02-2013)；（14）《公路沥青路面施工技术规范》（JTG/F40—2004）；（15）《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）；（16）《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）；（17）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；（18）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；（19）《爆破安全规程》（GB6722-2014）；（20）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）。技术标准主线隧道主要技术标准序号类别设计取值1设计基准期100年2隧道设计使用年限100年3设计行车速度隧道60km/h4最大纵坡3.0%5荷载标准城-A6设计抗震标准基本烈度Ⅵ度，采取Ⅶ构造措施7建筑限高隧道净高H=5.0m8防水等级二级9行车方向单向行驶10隧道型式分离式、连拱、小净距11通风标准全线采用纵向射流风机机械通风12隧道内卫生标准正常营运时≤100ppm；阻滞时，短时间（20min）以内，≤150ppm匝道隧道主要技术标准序号类别设计取值1设计基准期100年2设计行车速度A、B、C、D匝道30km/h，E、F匝道40km/h3最大纵坡5.9%4荷载标准城-A5设计抗震标准基本烈度Ⅵ度，采取Ⅶ构造措施6建筑限高隧道净高H=5.0m7防水等级二级8行车方向单向行驶9隧道型式分离式为主（含小净距、连拱）10通风标准全线采用纵向射流风机机械通风11隧道内卫生标准正常营运时≤100ppm；阻滞时，短时间（20min）以内，≤150ppm明洞结构计算结构设计结合地质情况以及断面形式，明挖段隧道采用拱形、箱型钢筋混凝土结构形式。均采用C35防水钢筋混凝土现浇施工。材料特性（1）混凝土隧道均采用C35防水钢筋混凝土。混凝土强度等级强度种类单位C25C35轴心抗压强度设计值fcMpa11.916.7轴心抗拉强度设计值ftMpa1.271.57弹性模量EcMpa2.80x1043.15x104（2）普通钢筋设计采用的HRB400、HRB300普通钢筋，特性如下表：钢筋种类强度种类单位HRB300HRB400抗拉强度设计值fyMpa270360弹性模量EsMpa2.1×1052.0×105计算模型与计算软件计算软件设计采用荷载结构法，利用MIDAS-GTS有限元软件对断面的衬砌进行内力计算，并采用Morgain2021等程序进行配筋，验算其抗弯、抗压强度及裂缝宽度。计算模型明挖段隧道采用闭合箱型与拱形结构，计算模型荷载简图如下：箱型隧道计算模型拱形隧道计算模型主线标准断面普通型明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=5×20=100kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×100=33.3kPa，e2=33.3+0.33×（20×8.5）=89.4kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚5m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线标准断面普通型明洞断面内力拱部跨中820（594）360（270）820（607）拱腰-872（-646）1438（1065）边墙底支座609（451）1086（804）仰拱跨中60（45）1120（830）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中700820（594）820（607）40316158（10d28）0.155≤0.2拱腰700-872（-646）1438（1065）4307边墙底支座700609（451）1086（804）2938仰拱跨中70060（45）1120（830）1400主线标准断面加强-1型明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=8×20=160kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×160=52.8kPa，e2=52.8+0.33×（20×8.5）=108.9kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚8m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线标准断面普通型明洞断面内力拱部跨中1210（892）576（425）1141（843）拱腰-1339（-988）2106（1562）边墙底支座885（653）1481（1093）仰拱跨中115（85）1523（1124）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中10001210（892）1141（843）40116158（10d28）0.185≤0.2拱腰1000-1339（-988）2106（1562）4465边墙底支座1000885（653）1481（1093）2898仰拱跨中1000115（85）1523（1124）2000主线标准断面加强-2型明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=15×20=300kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×300=99Pa，e2=99+0.33×（20×8.5）=151.8kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚15m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线标准断面加强型明洞断面内力拱部跨中2410（1785）1101（816）1725（1278）拱腰-2733（-2024）3491（2608）边墙底支座1654（1226）2254（1669）仰拱跨中701（520）2307（1709）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中12002410（1785）1725（1278）67418042（10d32）0.195≤0.2拱腰1200-2733（-2024）3491（2608）7719边墙底支座12001654（1226）2254（1669）4428仰拱跨中1200701（520）2307（1709）2400主线加宽段-1型断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=15×20=300kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×300=99Pa，e2=99+0.33×（20×11.5）=175kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚15m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线加宽-1型明洞断面内力拱部跨中3147（2331）1408（1041）2020（1497）拱腰-3735（-2769）4046（2998）边墙底支座2250（1666）2678（1984）仰拱跨中670（496）2865（2123）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中12003147（2331）2020（1497）900312315（10d28+10d28）0.20≤0.2拱腰1200-3735（-2769）4046（2998）10873边墙底支座12002250（1666）2678（1984）6274仰拱跨中1200670（496）2865（2123）2400主线加宽段-2型断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=16×20=320kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×320=105.6Pa，e2=99+0.33×（20×11.5）=181.5kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚16m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线加宽-2型明洞断面内力拱部跨中3967（2932）1717（1269）2839（2099）拱腰-4700（-3474）5176（3827）边墙底支座2646（1956）3529（2609）仰拱跨中708（523）3619（2675）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中12003967（2932）2839（2099）740914200（10d32+10d28）0.198≤0.2拱腰1200-4700（-3474）5176（3827）7519边墙底支座12002646（1956）3529（2609）2998仰拱跨中1200708（523）3619（2675）2200主线箱型标准段明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=3×20=60kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×60=19.8Pa，e2=19.8+0.33×（20×8.5）=75.9kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚3m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线箱型标准段顶板跨中2158（1588）1043（769）底板支座/（/）顶板支座-1989（-1463）/（/）边墙上支座-1989（-1463）1113（819）边墙下支座-1321（-974）1472（1084）底板跨中1012（746）/（/）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）主线箱型标准段顶板跨中12002158（1588）/（/）6035D32@150+d32@150(10728)0.174顶板支座1200-1989（-1463）/（/）5536D32@150+d28@150(9466)边墙上支座1200-1989（-1463）1113（819）5536D32@150+d28@150(9466)边墙下支座1200-1321（-974）1472（1084）3608d32@150(5362)底板跨中12001012（746）/（/）2766d28@150(4310)主线箱型渐变-1断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=3×20=60kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×60=19.8Pa，e2=19.8+0.33×（20×8.5）=75.9kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚3m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线箱型标准段顶板跨中2615（1937）1337（991）底板支座/（/）顶板支座-2365（-1752）/（/）边墙上支座-2365（-1752）1350（1000）边墙下支座-1455（-1078）1695（1256）底板跨中1092（809）/（/）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）主线箱型标准段顶板跨中12002615（1937）/（/）7359D32@100+d32@100(16085)0.196顶板支座1200-2365（-1752）/（/）6606D32@100+d28@100(14200)边墙上支座1200-2365（-1752）1350（1000）6606D32@100+d28@100(14200)边墙下支座1200-1455（-1078）1695（1256）3961d32@100(8042)底板跨中12001092（809）/（/）2944d28@100(6158)主线箱型渐变-2断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk1=1.5×20=30kPa，渐变高度2.4m：gk2=30+2.4*20=78kpa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×30=9.9Pa，e2=9.9+0.33×（20×10）=75.9kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面顶最大覆土厚1.5m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）主线箱型渐变段顶板跨中2475（1818）1099（810）底板支座675（496）顶板支座-2865（-2106）1145（842）边墙上支座-3203（-2354）1531（1126）边墙下支座-970（-715）1838（1353）底板跨中1360（1009）3.6（1.4）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）主线箱型渐变段顶板跨中14002475（1818）675（496）5806D32@100+d28@100(14200)0.186顶板支座1400-2865（-2106）1145（842）6775D32@100+d32@100(16085)边墙上支座1400-3203（-2354）1531（1126）7629D32@100+d32@100(16085)边墙下支座1200-970（-715）1838（1353）2625d32@100(8042)底板跨中12001360（1009）3.6（1.4）3719d28@100(6158)主线箱型连拱段明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=2×20=40kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×40=13.2Pa，e2=13.2+0.33×（20×9.5）=75.9kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面顶最大覆土厚2.0m。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算7.4.1承载力极限状态内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图7.4.2正常使用极限状态内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表两跨满载受力结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）左侧下穿道顶板跨中1020（749）601（443）顶板右支座36（26）顶板左支座-676（-496）36（26）顶板右支座-1822（-1337）36（26）边墙上支座-676（-496）608（446）边墙下支座-331（-244）866（638）底板跨中522（384）36（26）底板右支座-1346（991）36（26）中隔墙中隔墙上支座//1618（1187）中隔墙下支座/2423（1784）截面计算取单满载情况下结构内力不利值进行计算，结构截面计算内力详见下表截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）左侧下穿道顶板跨中8001020（749）36（26）43888042（d32@100）0.168顶板左支座800-676（-496）36（26）28426158（d28@100）顶板右支座800-1822（-1337）36（26）833712315（d28@100+d28@100）边墙上支座800-676（-496）608（446）28426158（d28@100）边墙下支座800-331（-244）866（638）16006158（d25@100）底板跨中800522（384）36（26）21736158（d28@100）底板右支座800-1346（991）36（26）592911066（28@100+25@100）中隔墙中隔墙上支座2700/1618（1187）54006158（d28@100）中隔墙下支座2700/2423（1784）54006158（d28@100）匝道标准断面普通型明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=5×20=100kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×100=33.3kPa，e2=33.3+0.33×（20×7.5）=82.8kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚5m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）匝道标准断面普通型明洞断面内力拱部跨中478（348）347（251）542（393）拱腰-461（-336）1042（750）边墙底支座346（252）872（634）仰拱跨中142（105）894（650）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中600478（348）542（393）21593267（6.67d25）0.151≤0.2拱腰600-461（-336）1042（750）1353边墙底支座600346（252）872（634）1200仰拱跨中600142（105）894（650）1200匝道标准断面加强型明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=10×20=200kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）③水平压力：e1=0.33×200=66.6kPa，e2=66.6+0.33×（20×7.5）=115.5kPa；e车=0.33×20=6.7kPa该断面最大覆土厚10m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）匝道标准断面加强型明洞断面内力拱部跨中1131（822）774（563）835（605）拱腰-1149（-835）1876（1363）边墙底支座827（602）1347（980）仰拱跨中706（514）1362（990）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中8001131（822）835（605）37586158（10d28）0.190≤0.2拱腰800-1149（-835）1876（1363）2464边墙底支座800827（602）1347（980）1709仰拱跨中800706（514）1362（990）1600匝道箱型标准段断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=3.5×20=70kPa；qk=20kPa；内力计算承载力极限状态内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图正常使用极限状态内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）地通道顶板跨中1406（1034）820（604）底板支座40（29）顶板支座701（516）40（29）边墙上支座701（516）802（590）边墙下支座424（312）980（722）底板跨中489（360）40（29）截面计算截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）地通道顶板跨中9001406（1034）40（29）485682140.190顶板支座900701（516）40（29）23524107边墙上支座800701（516）802（590）28944107边墙下支座800424（312）980（722）17224107底板跨中800489（360）40（29）19943274根据规范，当V≤0.7βh·ft·b·ho时，构件可仅按构造配箍。经验算，本断面符合此截面条件，斜截面抗剪能够满足规范要求，本次设计按构造配置拉筋。匝道箱型加宽段断面明洞结构荷载取值①结构自重：按γ=25kN/m³计（程序自动加载）②竖向压力：gk=3×20=60kPa；qk=20kPa；（设计道路荷载标准城-A）该断面最大覆土厚3m，同时考虑地面车行活载。设计计算时考虑邻近道路车辆荷载的影响，计算时顶板上活载按20kpa计。结构自重按γ=25kN/m³计。内力计算（1）基本组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图（2）标准组合内力弯矩计算值简图轴力计算值简图剪力计算值简图结构断面控制位置内力详见下表结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）匝道箱型加宽段顶板跨中1556（1134）935（684）底板支座/（/）顶板支座-1237（-901）/（/）边墙上支座-1237（-901）897（654）边墙下支座-810（-593）1135（830）底板跨中823（601）/（/）截面计算采用Morgain软件对各位置进行配筋计算，经计算，截面配筋面积均由裂缝控制，裂缝限值0.2mm，计算结果如下：截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）匝道箱型加宽段顶板跨中10001556（1134）/（/）5374D32@150+d32@150(10728)0.139顶板支座1000-1237（-901）/（/）4213D32@150+d32@150(10728)边墙上支座1000-1237（-901）897（654）4134D32@150+d32@150(10728)边墙下支座1000-810（-593）1135（830）1934d32@150(5362)底板跨中1000823（601）/（/）2755d32@150(5362)根据规范，当V≤0.7βh·ft·b·ho时，构件可仅按构造配箍。经验算，本断面符合此截面条件，斜截面抗剪能够满足规范要求，本次设计按构造配置拉筋。暗挖复合衬砌结构计算结构设计结合地质情况以及断面形式，暗挖段隧道采用拱形钢筋混凝土结构形式。均采用C35防水钢筋混凝土模筑施工。主线标准断面普通型复核衬砌-Ⅵ级施工开挖数值分析隧道初期支护主要按工程类比法设计，选定支护参数后进行检验计算。施工开挖分析及初期支护结构计算采用MIDASGTS有限元分析软件，按地层结构法进行计算，并通过对释放荷载设置释放系数控制初期支护的受力。标准断面普通型复合衬砌结构选取左线YK2+070处断面作为典型断面进行开挖分析计算。隧道施工开挖模拟按双侧壁导坑法法，开挖顺序详下图。隧道开挖分析模型隧道开挖分析模型隧道开挖位移云图初支轴力图初支剪力图初支弯矩图从以上计算结果可以看到初期支护结构内力、围岩变形值均较小，隧道初期支护参数主要根据工程类比确定。初支结构验算标准段采用钢拱架I25b+初支31cm厚C25喷混，钢拱架间距0.5m，本次按型钢混凝土结构进行验算，单位长度1m时取初支拱脚轴力、剪力、弯矩分别为2786kN、1020kN、287kN/m，单位长度0.5m时取初支拱脚轴力、剪力、弯矩分别为1393kN、510kN、144kN/m进行验算，详细计算过程如下。1设计资料1.1计算截面1.2已知条件（1）截面参数型钢类型H形h(mm)310b(mm)500ha(mm)250bf(mm)118tw(mm)10.0tf(mm)13.0l0x(m)1.000l0y(m)1.000（2）荷载参数N(kN)1336.00Mx(kN.m)144.00My(kN.m)0.00Vx(kN)510.00Vy(kN)0.00抗震等级非抗震组合水平地震力γ01.00加密区（3）材料及设计参数混凝土等级C25钢材牌号Q235纵筋牌号HRB400箍筋牌号HRB335箍筋D8@200b侧箍筋肢数2h侧箍筋肢数2角筋直径(mm)8b侧纵筋2E8h侧纵筋2E8c(mm)5λ1.00ρvmin(%)0.011.3计算内容(1)型钢含钢率验算(2)型钢宽厚比验算(3)正截面承载力验算(4)抗剪截面验算(5)抗剪承载力验算(6)轴压比计算(7)构造验算2计算过程和计算结果2.1含钢率验算混凝土全截面面积：型钢全截面面积：根据《型钢混凝土规程》6.2.4条:含钢率=Aa/A=5308.00/155000.00=0.034×100%=3.4%2.2宽厚比验算(1)翼缘宽厚比计算：(2)腹板宽厚比计算：根据《型钢混凝土规程》4.3.4条:钢骨宽厚比满足要求。2.3正截面承载力验算2.3.1绕X轴(1)截面及材料参数：混凝土相对界限受压区高度：(2)计算受压区高度x，根据《型钢混凝土规程》6.1.2条:经过试算，x=167.88mmx＞xb，柱为小偏心受压，且属于δ1h0＜1.25x，δ2h0≥1.25x范围。此时：受拉钢筋及受拉翼缘应力,根据《型钢混凝土规程》6.1.2条:(3)计算轴向力作用点至纵向受拉钢筋和型钢受拉翼缘的合力点之间的距离e，根据《型钢混凝土规程》6.1.2条:e=(11.9×500×167.88×(277.01-167.88/2)+360.00×201.06×(277.01-17.00)+215×1534.00×(277.01-36.50)+49279376.38)/(1.00×1336000)=254.70mm(4)计算轴向力对截面重心的偏心矩e0，根据《型钢混凝土规程》6.1.2、6.1.3、6.1.5条:l0y／h=1000／310=3.23＜15，取ζ2=1.000将以上参数代入下列公式：求解得：ei=131.27mm(5)轴力设计值N作用下的受弯承载力:[M]=[N]e0=1.00×1393×103×111.27=154999.11N.mm=155.00kN.mγ0Mx=1.00×144.00=144.00kN.m≤[M]=155.00kN.m,满足要求2.3.2绕Y轴(1)截面及材料参数：(2)正截面承载力计算：根据《混凝土规范》6.2.15条，查表φy=1.000满足要求2.4抗剪截面验算2.4.1X向计算时忽略腹板作用as=as'=c+dv+d/2=5+8+8/2=17.00mm,h0=h-as=500-17.00=483.00mm根据《型钢混凝土规程》6.1.9条：腹板fa=215N/mm2γ0Vx=1.00×510.00=510.00kN≤0.45fcbh0,混凝土抗剪截面满足要求满足要求2.4.2Y向根据《型钢混凝土规程》6.1.9条：腹板fa=215N/mm2γ0Vy=1.00×0.00=0.00kN≤0.45fcbh0,混凝土抗剪截面满足要求满足要求2.5抗剪承载力验算2.5.1X向根据《型钢混凝土规程》6.1.10腹板fa=215N/mm2γ0Vx=1.00×510.00=510.00kN≤[Vc]=691.48kN，满足要求2.5.2Y向根据《型钢混凝土规程》6.1.10腹板fa=215N/mm2γ0Vy=1.00×0.00=0.00kN≤[Vc]=546.48kN，满足要求2.6轴压比计算根据《型钢混凝土规程》6.1.11条：根据计算结果，初支强度满足正截面承载力、斜截面承载力要求。二次衬砌结构计算二次衬砌采用荷载结构法计算，隧道计算模型如下图：隧道计算模型p1——垂直土压力（包括地面超载）（kPa）；q1，q2——侧向土压力（kPa）；隧道二次衬砌计算模型采用荷载—结构模型时，除考虑垂直土压力和侧向土压力外，还用一定刚度的弹簧（只能受压）模拟因地层对结构变形的约束作用产生的形变压力。弹簧的弹性抗力参照地勘报告，综合取值为100Mpa/m。隧道荷载计算：深浅埋判别与隧道荷载根据《公路隧道设计规范》JTG3370.1-2018中深浅埋隧道的判别公式：hq=0.45×2s-1×w(s-围岩级别；w-宽度影响系数w=1+i(B-5))根据地勘资料围岩等级及盾构隧道区间资料，s=6,B=16.04m计算得到hq=30.3m隧道深浅埋分界深度为Hp=2.5*30.3=75.75m标准断面普通型衬砌段埋深为55m，按浅埋隧道荷载进行二次衬砌结构验算。竖向压力按浅埋覆土厚度+等效车行荷载（设计道路荷载标准城-A）考虑，围岩内摩擦角30°，旁边土柱内摩擦角10°，衬砌结构承担的荷载按照总荷载的100%考虑：tan(ψ)=0.577，tan(θ)=0.176，tan(β)=1.963；侧压力系数λ=0.374垂直压力q=[（55*20.5+20）*（1-55/16.04*0.374*0.176）]=883.92kpa水平压力：e1=0.374×（55*20.5+20）=429kPa，e2=429+10.3*20.5*0.374=508kPa；结构内力计算基本组合内力：弯矩图轴力图剪力图标准组合内力：弯矩图轴力图剪力图截面强度及裂缝宽度验算结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）断面内力拱部跨中3372.4（2446）3031（2198）6946（5035）拱肩-3038（-2203）9549（6924）拱脚-3196（-2318）10634（7712）底板2772（2011）9729（7055）截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中10003372.4（2446）6946（5035）42086158（6.67d28）正截面安全系数2.140.180≤0.2拱肩1000-3038（-2203）9549（6924）3005拱脚1000-3196（-2318）10634（7712）2000底板10002772（2011）9729（7055）2000匝道标准断面普通型复核衬砌-Ⅵ级施工开挖数值分析隧道初期支护主要按工程类比法设计，选定支护参数后进行检验计算。施工开挖分析及初期支护结构计算采用MIDASGTS有限元分析软件，按地层结构法进行计算，并通过对释放荷载设置释放系数控制初期支护的受力。匝道标准断面复合衬砌结构选取E匝道EK0+182处断面作为典型断面进行开挖分析计算。隧道施工开挖模拟按双侧壁导坑法法，开挖顺序详4.2.1。隧道开挖分析模型隧道开挖位移云图初支轴力图初支剪力图初支弯矩图从以上计算结果可以看到初期支护结构内力、围岩变形值均较小，隧道初期支护参数主要根据工程类比确定。二次衬砌结构计算二次衬砌采用荷载结构法计算，隧道计算模型详4.2.2弹簧的弹性抗力参照地勘报告，综合取值为100Mpa。隧道荷载计算：深浅埋判别与隧道荷载根据《公路隧道设计规范》JTG3370.1-2018中深浅埋隧道的判别公式：hq=0.45×2s-1×w(s-围岩级别；w-宽度影响系数w=1+i(B-5))根据地勘资料围岩等级及盾构隧道区间资料，s=6,B=11.2m计算得到hq=23.3m隧道深浅埋分界深度为Hp=2.5*hq=58.32m匝道标准断面-VI级衬砌段埋深为50m，按浅埋隧道荷载进行二次衬砌结构验算。竖向压力按实例覆土厚度+既有建筑物荷载（每层荷载20kpa）+车行荷载考虑，不考虑岩土体侧向摩阻力的影响，衬砌结构承担的荷载按照总荷载的100%考虑：tan(ψ)=0.577，tan(θ)=0.176，tan(β)=1.963；侧压力系数λ=0.374垂直压力q=[（50*20.5+20）*（1-50/16.04*0.374*0.176）]=731.8kpa水平压力：e1=0.374×（50*20.5+20）=391kPa，e2=391+9.37*20.5*0.374=462.5kPa；；结构内力计算基本组合内力：弯矩图轴力图剪力图标准组合内力：弯矩图轴力图剪力图截面强度及裂缝宽度验算结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）断面内力拱部跨中1035（751）1676（1215）4164（3016）拱肩-844（-612）5543（4019）拱脚-1407（-1021）6439（4670）底板918（666）6257（4538）截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中6001035（751）4164（3016）12004108（6.67d28）不验算裂缝宽度拱肩600-844（-612）5543（4019）1693拱脚600-1407（-1021）6439（4670）3904底板600918（666）6257（4538）1200匝道加宽断面普通型复核衬砌-Ⅵ级施工开挖数值分析隧道初期支护主要按工程类比法设计，选定支护参数后进行检验计算。施工开挖分析及初期支护结构计算采用MIDASGTS有限元分析软件，按地层结构法进行计算，并通过对释放荷载设置释放系数控制初期支护的受力。匝道标准断面复合衬砌结构选取D匝道DK0+564处断面作为典型断面进行开挖分析计算。隧道施工开挖模拟按双侧壁导坑法法，开挖顺序详4.2.1。隧道开挖分析模型隧道开挖位移云图初支轴力图初支剪力图初支弯矩图从以上计算结果可以看到初期支护结构内力、围岩变形值均较小，隧道初期支护参数主要根据工程类比确定。二次衬砌结构计算二次衬砌采用荷载结构法计算，隧道计算模型详4.2.2弹簧的弹性抗力参照地勘报告，综合取值为100Mpa。隧道荷载计算：深浅埋判别与隧道荷载根据《公路隧道设计规范》JTG3370.1-2018中深浅埋隧道的判别公式：hq=0.45×2s-1×w(s-围岩级别；w-宽度影响系数w=1+i(B-5))根据地勘资料围岩等级及盾构隧道区间资料，s=6,B=12.7m计算得到hq=25.488m隧道深浅埋分界深度为Hp=2.5*hq=63.72m匝道标准断面-VI级衬砌段埋深为21m，按浅埋隧道荷载进行二次衬砌结构验算。竖向压力按实例覆土厚度+既有建筑物荷载（每层荷载20kpa）+车行荷载考虑，不考虑岩土体侧向摩阻力的影响，衬砌结构承担的荷载按照总荷载的100%考虑：垂直压力q=[（21*20.5+20）]=451kpa水平压力：e1=0.333×（21*20.5+20）=150kPa，e2=150+10.6*20.5*0.333=222.8kPa；；结构内力计算基本组合内力：弯矩图轴力图剪力图标准组合内力：弯矩图轴力图剪力图截面强度及裂缝宽度验算结构内力表计算项目位置基本（标准）组合内力弯矩（kN·m）剪力max（kN）轴力（kN）断面内力拱部跨中1032（754）1188（867）2703（1973）拱肩-848（-619）3976（2904）拱脚-1045（-764）4673（3413）底板723（528）4450（3251）截面强度及裂缝宽度验算表计算项目验算位置计算截面高度（mm）计算内力强度控制所需钢筋面积（mm2）实际配筋（mm2）最大裂缝宽度（mm）弯矩（KN·m）轴力（KN）截面验算拱部跨中6001032（754）2703（1973）30904108（6.67d28）正截面安全系数2.60.197≤0.2拱肩600-848（-619）3976（2904）1263拱脚600-1045（-764）4673（3413）2567底板600723（528）4450（3251）1200主洞加宽-4复核衬砌施工开挖数值分析隧道初期支护主要按工程类比法设计，选定支护参数后进行检验计算。施工开挖分析及初期支护结构计算采用MIDASGTS有限元分析软件，按地层结构法进行计算，并通过对释放荷载设置释放系数控制初期支护的受力。主洞加宽-4加强型复合衬砌结构选取右线YK2+004.5处断面作为典型断面进行开挖分析计算。隧道施工开挖模拟按双侧壁导坑法法，开挖顺序详4.2.1。隧道开挖分析模型隧道开挖位移云图初支轴力图初支剪力图初支弯矩图从以上计算结果可以看到初期支护结构内力、围岩变形值均较小，隧道初期支护参数主要根据工程类比确定。二次衬砌结构计算二次衬砌采用荷载结构法计算，隧道计算模型详4.1.2弹簧的弹性抗力参照地勘报告取值为100Mpa。隧道荷载计算：深浅埋判别与隧道荷载根据《公路隧道设计规范》JTG3370.1-2018中深浅埋隧道的判别公式：hq=0.45×2s-1×w(s-围岩级别；w-宽度影响系数w=1+i(B-5))根据地勘资料围岩等级及盾构隧道区间资料，s=6,B=25.3m计算得到hq=43.63m隧道深浅埋分界深度为Hp=2.5*hq=109.08m主