洞门计算[共10页].doc

2.4隧道洞门型式方案比选洞门型式方案比选表2-2洞门比较冀墙式 削竹式端墙式柱式适用的围岩条件地质较差 的Ⅳ级以下围岩， 以及需要开挖路 堑的地方，山体纵向推力较大时洞门周围地形比较平缓岩质稳定的Ⅲ级 以上围岩和地形开阔的 地区，岩层较为坚硬完整，山体压力较小适用于 Ⅳ～Ⅵ级围岩，地形较陡，地质条件较差，仰坡下滑可能性较大，岩层有较大侧压力的地段，或洞口处地位狭窄，设置翼墙无良好基础时特点由端墙及翼墙组成，翼墙是为了增加端墙的稳定性而设置的，同时对路堑边坡也起支撑作用与衬砌连成一体，是洞身衬砌的延伸端墙的构造一般采用等厚的直墙，墙身微向后倾斜，可以较竖直墙减少土石方压力，抗倾覆端墙的中部设置尺寸较粗大的柱墩2～4个，以增加端墙的稳定性；景观壁面积大，要在降低亮度方面下功夫，有重量感，对行驶易产生压迫感修饰周围的景观，使洞门与之协调壁面积大，要在降低亮度方面下功夫，有重量感，对行驶易产生压迫感较为雄伟经济性造价一般模板型、配筋较费事、耗资大岩层较好时最为经济较翼墙式洞门大，造价较高，施工也较为复杂安全性抗滑、抗倾覆稳定性好稳定性好、基础承载力要求不高结构简单、工程量小，施工简便抗滑、抗倾覆稳定性好洞门型式方案的选择：线路洞门左侧洞门处也属于V级围岩，地势较陡，地质条件较差，纵向推力较大，综合比较决定采用冀墙式洞门。

线路右侧洞门处虽然处属于V级围岩，但其洞口周边地形比较平坦，方便施工，采用了削竹式洞门2.4.1洞门构造要求按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：1、洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端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不小于0.5m2、洞门墙应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或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2.4.2 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2-3和表2-4（《公路隧道设计规范》JTG-2004）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。

洞门墙设计参数 表2-3仰坡坡率计算摩擦角φ（度）容重γ（kN/m3）基底摩擦系数f基底控制压应力(MPa)1:0.570250.60.81:0.7560240.50.61:150200.40.40-0.351:1.2543-45180.40.30-0.251:1.538-40170.35-0.40.25 洞门主要验算规定 表2-4墙身截面荷载效应值Sd≦结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面荷载效应值Sd≦结构抗力效应值Rd(按极限状态计算)墙身截面偏心距e≦0.3倍截面厚度滑动稳定安全系数Kc≧1.3基底应力σ≦地基容许承载力倾覆稳定安全系数Ko≧1.6基底偏心距e岩石地基≦B/5-B/4;土质地基≦B/6（B为墙底厚度）2.4.3洞门结构设计计算计算参数如下：（1）边、仰坡坡度1:1.5；（2）仰坡坡脚ε=30，tanε=0.58，tanα=0.1；（3）地层容重γ=17kN/m3;（4）地层计算摩擦角=40； (5) 基底摩擦系数0.4； (6) 基底控制应力[σ]=0.25Mpa2.4.3.1建筑材料的容重和容许应力洞门材料选用C25混凝土，容许压应力[σa]=0.5MPa，重度γ=23KN/ m3。

2.4.3.2洞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=18m；其中基底埋入地基的深度为1.5m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2m，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2m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.4m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.8m2.4.3.3洞门验算根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），洞门土压力计算最危险滑裂面与垂直面之间的夹角： 洞门计算简图式中: ——围岩计算摩擦角; ε——洞门后仰坡坡角； α——洞门墙面倾角代入数值可得： =0.68 故：w=34.2172.4.3.4翼墙墙身验算翼墙计算高度取距洞门前0.5m处高度为H=8m,洞门后填土高度为H=7.2m,翼墙厚度B=1.7m根据《公路隧道设计规范》（JTG—2004），土压力为: , 式中： E——土压力（kN）; ——地层重度（kN/m3） λ——侧压力系数； ω——墙背土体破裂角； b——洞门墙计算条带宽度（m），取b=1m； ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。

把数据代入各式，得： λ=0.2550 h′=3.4483 h1.44洞门土压力E： =71.16KN 式中：δ——墙背摩擦角 δ=23φ=2340=26.7(1)抗倾覆验算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；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： 故抗倾覆稳定性满足要求(2)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代入式得： 故抗滑稳定性满足要求(3)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： <满足基底合力的偏心距，对于，计算结果满足要求。

4)墙身截面偏心矩及强度验算墙身截面偏心矩e 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 将数据代入墙身偏心矩E的公式，可得： ，计算结果满足要求 应力σ 满足强身截面的要求 2.4.3.5翼墙基底的运算 ，端墙墙高 ，墙背厚土，端墙厚土压力E: 滑动稳定的运算：满足滑动稳定的要求2.4.3.6端墙的验算 ，所取墙高为 ，墙背厚土，端墙厚,取条带宽度土压力的计算(1)倾覆稳定性的运算满足倾覆稳定的要求(2)滑动稳定的要求满足滑动稳定的要求(3)合力偏心距的运算满足基底偏心距的要求(4)基底压力的验算当时，(5)墙身截面的偏心验算 将数据代入墙身偏心矩E的公式，可得： ，计算结果满足要求 因为出现负值，故尚因检算不考虑圬工承受拉力时受压区应力重分布的最大压力通过应力分布满足墙身截面的要求。