畢業(yè)設計-高速公路隧道設計

本科畢業(yè)論文（設計）題目高速公路隧道設計2012年6月摘要改革開放以后，國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，公路客貨運輸量大幅度增長，現(xiàn)有公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等級和技術標準，高速公路將成為中國公路建設的主流。然而公路隧道所需要的技術經(jīng)濟條件遠高于鐵路隧道和其他隧道工程，因此，對公路隧道設計理念、設計方法和施工方法的探索和研究是十分必要的。由于公路等級提高對線型和坡度的要求，高速公路越嶺必然要求越來越多的采用隧道方案，這既能克服地形和高程障礙，改善線路，提高車速，縮短里程，節(jié)約燃料，節(jié)省時間，減少對植被的破壞，保護生態(tài)環(huán)境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然條件，提高了行車的安全性、可靠性和舒適度，同時又能和當?shù)丨h(huán)境相協(xié)調及保全自然景觀。因此，從經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和國際大趨勢來看，安全、經(jīng)濟、合理、美觀的公路隧道研究迫在眉睫。本設計課題為高速公路隧道，重點研究隧道內輪廓的確定，隧道洞門的設計，二次襯砌的設計和新奧法施工。石峽2號隧道為分離式單向行駛兩車道隧道，左線全長218M，圍巖的基本情況為級圍巖長160M；級圍巖長58M。右線全長219M，圍巖的基本情況為級圍巖長150M；級圍巖長69M。隧道洞門設計成端墻式洞門；隧道采用新奧法施工，隧道襯砌采用復合式襯砌；隧道開挖、級圍巖使用臺階分部開挖法，采用鉆爆法開挖；隧道的輔助施工方法有超前小導管注漿和超前錨桿；隧道通風方式為自然通風。隧道經(jīng)過多次計算和驗算后，洞門、襯砌和通風合格，可以正常施工。關鍵詞公路隧道；新奧法；復合式襯砌；通風；結構內力ABSTRACTAFTERTHEREFORMANDOPENINGUPPOLICY,THENATIONALECONOMYISBOOMING,HIGHWAYPASSENGERCARGOTRAFFICVOLUMEINCREASESSUBSTANTIALLY,THEEXISTINGHIGHWAYCAPACITYMANUALINSUFFICIENTCONTRADICTIONHAVEBECOMEINCREASINGLYPROMINENT,THEURGENTNEEDTOIMPROVEROADLEVELANDTECHNICALSTANDARD,THEHIGHWAYWILLBECOMETHEMAINSTREAMOFTHEROADCONSTRUCTIONINCHINAHOWEVER,HIGHWAYTUNNELOFTECHNICALANDECONOMICCONDITIONSNEEDEDTHANRAILWAYTUNNELANDOTHERTUNNELPROJECTOFHIGHWAYTUNNELTHEREFORE,DESIGNCONCEPT,DESIGNMETHODANDCONSTRUCTIONMETHODOFEXPLORATIONANDRESEARCHISVERYNECESSARYBECAUSEOFLINEARANDHIGHWAYRATINGBYTHEREQUIREMENT,HIGHWAYSLOPESERVANTSANDINEVITABLEREQUIREMENTAREUSINGTUNNELSCHEME,WHICHNOTONLYCANOVERCOMETHETERRAINANDELEVATIONOBSTACLES,IMPROVELINES,IMPROVESPEEDANDSHORTENMILEAGE,SAVEFUEL,SAVETIME,REDUCETHEDAMAGETOVEGETATION,PROTECTTHEECOLOGICALENVIRONMENTCANEFFECTIVELYPREVENTROCKFALLS,LANDSLIDE,COLLAPSEAVALANCHESANDNATURALCONDITIONS,ENHANCESTHEPARAMETERSOFSAFETY,RELIABILITYANDCOMFORTATTHESAMETIME,ANDLOCALENVIRONMENTALPHOTOGRAPHCOORDINATIONLEVELSECURITYTHENATURALLANDSCAPETHEREFORE,FROMTHEECONOMICBENEFIT,ECOLOGICALBENEFITANDINTERNATIONALBIGTREND,SAFE,ECONOMICANDREASONABLE,THEARTISTICRESEARCHOFHIGHWAYTUNNELISIMMINENTTHISDESIGNTASKISHIGHWAYTUNNELTHEKEYOFTHERESEARCHARETHETUNNELPROFILE,THEDESIGNOFTHETUNNELVENTILATIONDETERMINED,THESECONDLININGDESIGNANDNEWAUSTRIANTUNNELINGMETHODTHELANEOFTHETUNNELSHIXIA2SEPARATEONEWAYTRAFFICFORTHETWOLANETUNNEL,ATOTALLENGTHOFTHELEFTHANDLANEIS218M,THEBASICSITUATIONOFTHESURROUNDINGROCKTHELENGTHOFGRADEROCKIS160MTHELENGTHOFGRADEROCKIS58MATOTALLENGTHOFTHERIGHTHANDLANEIS219M,THEBASICSITUATIONOFTHESURROUNDINGROCKTHELENGTHOFGRADEROCKIS150MTHELENGTHOFGRADEROCKIS69MPORTALDESIGNEDWINGOFTHETUNNELWALLPORTALTUNNELNATMCONSTRUCTION,TUNNELLININGUSINGCMPOSITELINING,GRADELEVELDIVISIONSSURROUNDINGTHEUSEOFOPENDIGGINGMETHOD,USINGDRILLANDBLASTEXCAVATIONMETHODTUNNELCONSTRUCTIONMETHODSOFSUPPORTINGSMALLCATHETERADVANCEDANDAHEADOFGROUTINGBOLTTUNNELVENTILATIONFORNATURALVENTILATIONAFTERSEVERALROUNDSOFTHETUNNELAFTERTHECALCULATIONANDCHECKING,PORTAL,LINING,LIGHTINGANDVENTILATIONQUALIFIEDTONORMALCONSTRUCTIONKEYWORDSHIGHWAYTUNNELNEWAUSTRIANTUNNELINGMETHODCOMPOSITELININGVENTILATIONINTERNALFORCES目錄第一章工程概況1第一節(jié)隧道概況1第二節(jié)地形地貌1第三節(jié)工程地質條件1第四節(jié)水文地質條件1第五節(jié)不良地質現(xiàn)象2第六節(jié)地震及區(qū)域穩(wěn)定性2第七節(jié)圍巖分級2第八節(jié)設計參數(shù)取值3第九節(jié)工程地質評價與建議3第二章設計要求4第一節(jié)主要技術標準4第二節(jié)設計規(guī)范5第三章洞口及洞門設計6第一節(jié)一般規(guī)定6第二節(jié)洞口工程6第三節(jié)洞門工程6第四節(jié)洞門構造要求7第五節(jié)洞門尺寸擬定8第六節(jié)洞門計算8第四章襯砌內力計算16第一節(jié)級圍巖襯砌設計16第二節(jié)級圍巖襯砌設計28第五章輔助工程設計38第一節(jié)超前錨桿38第二節(jié)超前小導管注漿38第六章施工方法41第一節(jié)施工方案影響因素41第二節(jié)新奧法施工方案比選41第三節(jié)鑿巖爆破設計43第四節(jié)隧道通風設計49第五節(jié)隧道防水與排水51第六節(jié)現(xiàn)場監(jiān)控量測53結論55致謝56參考文獻57附錄石峽2號公路隧道設計圖紙58第一章工程概況第一節(jié)隧道概況擬建隧道位于黔江市城西辦事處，距黔江市區(qū)約05KM。距319國道約200M，隧道附近無高壓線。隧道進出口均位于沖溝斜坡上，進口交通較方便，洞身及出口交通不方便。隧道為雙向行駛的公路隧道，設計為分離式隧道，單洞設計為10255M，兩洞相距7571M，左幅起止樁號為ZK04618ZK04836，長218M，進口設計隧道路面高程6773M，出口設計隧道路面高程6779M；右幅起止樁號YK04642YK04861，全長219M，進口設計隧道路面高程6765M，出口設計隧道路面高程6769M，左線洞身最大埋深475M，右線洞身最大埋深459M，設計隧道路面高程67656776M，軸線方向28，隧道縱坡15。第二節(jié)地形地貌處于構造剝蝕侵蝕低山嶺脊與沖溝相間區(qū)，為越嶺隧道段。地表林木覆蓋，植被茂密。線路沿線山體沖溝發(fā)育，多為V字形，溝底狹窄，切深3050M，兩側斜坡較陡，坡度3050，相對高差約70150M，小沖溝數(shù)量較多，切割淺，均為干溝。隧道所穿越地面最大高程732M，洞身最大埋深475M。進口段位于一走向150的V形沖溝左側斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向240。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度3050，沖溝切深2040M，溝底及斜坡基巖出露，巖層走向與洞軸線走向基本一致，巖層傾角平緩，坡體植被茂密，多為雜草及灌木。出口段位于一走向130的V形沖溝左側斜坡坡腳近溝底處，斜坡坡向25。斜坡呈凸線形，斜坡下陡上緩，坡度3055，沖溝切深2030M，溝底及斜坡基巖出露。坡體植被茂密，多為雜草及灌木。第三節(jié)工程地質條件隧址區(qū)出露地層為志留系中統(tǒng)羅惹坪組第一段頁巖夾少量粉砂巖頁巖灰綠色，泥質膠結為主，少量硅質，單層厚度12CM。局部夾少量粉砂巖。強風化頁巖夾粉砂巖該層主要分布在隧道進口段上方，工程性質差。其彈性縱波速為8951030M/S。中風化頁巖夾粉砂巖該層為隧道的主要圍巖，分布于隧道進口至洞身段，裂隙較發(fā)育稍發(fā)育，巖體較破碎較完整，屬較軟巖，作為圍巖地層，開挖后易產生拱頂松動，掉塊現(xiàn)象。工程地質性質相對較好，其彈性縱波速為29583866M/S。第四節(jié)水文地質條件隧道區(qū)內地表水系不發(fā)育，無常年性地表水體，地表水主要為大氣降水形成的地表徑流，主要通過大氣蒸發(fā)及地表徑流排泄，部分沿裂隙面下滲。隧道進、出口位于山體斜坡位置，應注意暴雨期間地表面流水對洞口的沖刷破壞作用，宜采取截流、疏排等措施。隧道進出口斜坡坡腳為一沖溝，勘察期間河水流量約05L/S。區(qū)內地下水類型為基巖風化裂隙水，主要接受大氣降水補給，受地形及補給條件限制，地下水貧乏。隧址區(qū)地層為志留系中統(tǒng)羅惹坪組頁巖，除透鏡狀的粉砂巖為相對透水層外，其余均為相對隔水層，地下水主要為基巖裂隙空隙水，主要接受隧址區(qū)及隧道洞身段地表大氣降雨的補給。大氣降水主要沿地表排泄出隧址區(qū)，小部分下滲成地下水。在隧道區(qū)沖溝內，則分布有少量松散巖類孔隙水。據(jù)地面調查及探訪，在隧址區(qū)中無自然泉點出露，水文地質條件較簡單。第五節(jié)不良地質現(xiàn)象根據(jù)地質調查，本區(qū)無大的不良地質。擬建路線廣泛出露志留系頁巖夾砂巖。受區(qū)域環(huán)境地質制約，路線區(qū)巖石風化類型主要為層狀風化。層狀風化在區(qū)內具有從地表深部逐漸由全風化（殘積土）強風化中風化微風化隨深度變化的規(guī)律。強風化巖體強度低，松散，易導致開挖路段邊坡失穩(wěn)。工作區(qū)內巖體強風化帶厚度一般在315M。根據(jù)路線沿線公路、房屋等建筑開挖情況調查，頁巖段強風化層較厚，風化層節(jié)理裂隙極為發(fā)育，在開挖面遇雨后便有碎屑散落、遇水軟化導致坡體強風化帶內淺層巖體順構造裂隙滑塌。進出口邊坡主要為巖質邊坡，邊坡坡度較陡，靠近沖溝、河谷段多為陡崖，崖高1030M，出露巖性主要為志留系頁巖，巖體裂隙發(fā)育，在表層巖體裂隙極發(fā)育。第六節(jié)地震及區(qū)域穩(wěn)定性根據(jù)中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖GB183002001圖A及中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖GB183002001圖B，路線區(qū)地震動峰值加速度為005G，對應的地震基本烈度度，反應譜特征周期為035S，其抗震設計建議按公路工程抗震設計規(guī)范JTJ00489執(zhí)行。第七節(jié)圍巖分級本隧道圍巖分級采用鉆孔和圍巖彈性縱波速相結合的辦法，在隧道進出口段，以鉆孔提供的BQBQ值為標準進行分級，在隧道洞身處沒有鉆孔資料，采用聲波測井、震探和巖性提供的圍巖彈性縱波速對圍巖進行分級。結合巖體中結構面發(fā)育程度綜合確定KV值，從而定性劃分圍巖級別。圍巖分級見表11。表11圍巖分級表圍巖分布里程長度（M）單軸飽和抗壓強度RC（MPA）巖體縱波聲速（M/S）巖體完整性系數(shù)KV圍巖基本質量指標BQ圍巖基本質量指標修正值BQ圍巖分級ZK04618ZK046432513188005526685M時，I01由式（42）可得寬度影響系數(shù)為，51由式（41）可得圍巖豎向壓力為（考慮一襯后圍巖釋放變形取折減系數(shù)04）341/8702450KNQS（2）計算襯砌自重（42/HNDG3）其中襯砌自重；G拱頂襯砌厚度；0D拱腳襯砌厚度；N材料容重，；H3/2MKNH則由式（43）可得襯砌自重為30/510450/KNDGN建議級圍巖襯砌承受6080圍巖壓力，為安全儲備這里取，即為70Q3/826MKN1）全部垂直荷載3/283826MGQ2）圍巖水平均布壓力491740KE3襯砌幾何要素（1）襯砌幾何尺寸內輪廓線半徑MRR9,4521內徑所畫圓曲線的終點線截面與豎直軸的夾角2,R60814,021拱頂截面厚度，拱底截面厚度D0DN45（2）半拱軸線長度S及分段軸長S半拱軸線長度為RRS9618/614/2將半拱軸線長度等分為8段，則分段軸長S為MEH8604505/37/98（3）各分塊截面中心幾何要素各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點的坐標可由內力計算圖示（圖41）直接量得，具體數(shù)值見單位位移計算表（表41）。4計算位移單位位移計算見表41。（1）單位位移（4IESH/1/14）（4Y25）（4ISH/26）由式（44），（45），（46）可得單位位移值682216810291430654/782/1/IYESHH計算精度校核622119/8IHS閉合差056圖41內力計算圖示表41單位位移計算表截面SINCOXYD1/IY/IY2/I1Y2/I000000010000000004513168000000131681139202409713501604513168215835417842227840460882640650451316886385667361133417606607437614304513168189102715578144455680820564672460451316832474800811581975696009303452936804513168485531790152892906835209901156250104513168660543313284766057950709900853963704513168839775355217166438104600960255177710451316810155778320999949210534936321419423282785498其中I截面慣性矩，。01B,2/3取DI（2）載位移主動荷載在基本結構中引起的位移1）每一塊的作用力（豎向力Q、水平力E，自重力G），主動荷載作用力如圖42所示，可分別由下面各式求得（4IIQ7）（4IIEHE8）（42/1HIIISDG9）其中襯砌外緣相鄰兩截面間的水平投影長度IB襯砌外緣相鄰兩截面間的豎直投影長度H接縫I的襯砌截面厚度ID將由式（47），（48），（49）求得的各個分塊作用力列于表42。2）外荷載在基本結構中產生的內力塊上各集中力對下一接縫的力臂可由圖41直接量得，分別記為。EGQA,圖42單元主動荷載內力可按下式計算彎矩（4EGQIIPIIPEAGQEYGQXM110,110）軸力（4IIIPNCOSSN011）式中相鄰兩接縫中心點的坐標值IYX,且（41I12）（4II13）將由式（412），（413）計算所得的與列于表44中。IXIY將由式（410），（411）計算所得外荷載在結構中產生的彎矩MIP0和軸力NIP0的值列于表44，表45。表42載位移MIP0計算表1截面號BHQEGAQ00000000000000011350161068351613650672128049101091549136506431120788857245613650564090103712532431365045506212249443845136503160321322535418513650167022136174742861365011801330420413650表43載位移MIP0計算表2截面號AGAEQAQGAGEAE1IGQ1IE0000000000000000107100872439710420000002067024649091838112049516305903949778099572352320654047051322064416703374545225033061155245523454223577656018066408247277948545116117011068194151291452445157968012066016328085555820082表44載位移MIP0計算表3截面號XYXY1IGQX1IEY0IPM0000000000000000011350161350160082572264065128049154702543177233761431120782646316116659344672460901033053946571073265529368062122265249482147686656250103213215631154311821837539637022136116422149919529985177710221331250026810212254表45載位移NIP0計算表截面號SINCOSIGQIE0IPN000000010000000001139202409712049516239022784046088235232065915934176066074337454522191014556808205642235776530506續(xù)表表45載位移NIP0計算表5696009303448545116114144668352099011524451579650345795070990085555820082571038104600960255555824286599003）主動荷載位移主動荷載位移計算見表46。表46主動荷載位移計算表截面號MIP01/IY/I1YMIP0/IMIP0Y/IMIP01Y/I00131680001000001825713168215811610874581782631265801223177213168863816541840642744756692881136659313168189102438769432125929362136233741073261316832474346141334523485318548986545514768613168485534681944837871706325911545526182183131686605460123991198120340035144331050719529913168839777372571843116400682918972486982122541316810155787127951092215559219243509917125283508621981550747263885（4IMESIPHP/0114）（4YI215）其中MESH810645/外荷載在結構中產生的彎矩；0IPM截面慣性矩；I則由式（414），（415）可得到主動荷載位移為680211043289506219045/36IYESIPHPI計算精度校核6021743/1937IMIPHSP閉合差0（3）載位移單位彈性抗力及相應摩擦力引起的位移1）各接縫處的抗力強度按假定拱部彈性抗力的上零點位于與垂直軸接近45的第3截面，則7643B最大抗力位于第5截面，則。6095H拱部各截面抗力強度，按鐮刀形分布，最大抗力值以上各截面抗力強度按下式計算（4COS/COS2222HBIBHI16）則由式（416）可得H543,80,邊墻截面彈性抗力計算公式為（4/12IY17）其中所求抗力截面與外輪廓線交點到最大抗力截面的垂直距離IY墻底外邊緣C到最大抗力截面的垂直距離H有MYM084,72,316則由式（417）可得0,56,876HH2）各塊上抗力集中力RI按下式近似計算418/21外SIII式中S外楔塊I外緣長度RI的方向垂直于襯砌外緣，并通過楔塊上抗力圖形的形心。由式（418）計算所得各塊上抗力集中力RI的值列于表47。3）抗力集中力與摩擦力之合力RI按下式近似計算（421II19）其中圍巖與襯砌間摩擦系數(shù)，取02則由式（419）可得抗力集中力與摩擦力之合力RI10198RI，則RI的值列于表47，其方向與抗力集中力的夾角為ARCTAN11201。由于摩擦阻力的方向與襯砌位移方向相反，其方向朝上。RI的作用點即為RI與襯砌外緣的交點。將RI的方向線延長，使之交于垂直軸，量取夾角，的值見表47，K將分解為水平與豎直兩個分力I（4KIHRSN20）（4IVCO21）彈性抗力及摩擦力計算見表47。表47彈性抗力及摩擦力計算表截面號HI2/1IHS外RKKSINKCHHRVHI30000001420000000100000405602814204162180880460360190405100078142113757409602411002711160880941421368838099002136003134705507214210499040980151030161028000027142040107340950290380120394）計算單位抗力圖及其相應的摩擦力在基本結構中產生的內力彎矩（4KIIRRM022）軸力（4HIVIIRNCOSSN23）其中力RI至接縫中心點K的力臂。KIR由式（422），（423）計算所得單位抗力及相應摩擦力產生的彎矩MI0和軸力NI0的值列于表48，表49。表48MI0計算表截面R4IR4R4IR5IR5R5IR6IR6R6IR7IR7R7IR8IR8R8IMI0H40510210211519808106107015196327134207235079109478674661913463942172960840889671858724145852035748822323309803915598表49NI0計算表截面號SINCOSRVHRHHSINRVHCOSRHHNI0H45568082056019036015020004569600930340471460440500066835209901105028305003101879507099008034386034033068810460096025022424021106128（5）單位抗力及相應摩擦力產生的載位移單位抗力及相應摩擦力產生的載位移計算見表410。（4IMESIH/0124）（4YOI225）其中M0/I，YM0/I的值可由表410得到，則由式（424），（425）可的單位抗力及相應摩擦力產生的載位移為68021103529702710645/416IYMESIHI校核6019/7941IIHS閉合差0表410單位抗力及相應摩擦力產生的載位移計算表截面號MI0（H）1/IY/I1YMI0/I（H）YMI0/I（H）1YMI0/I（H）4021131683247434627786852963051511316848553468200037375293755647813168660546016302531613537916079671316883977737127354812141939494815591316810155787120540515840891789491418567279297032115325墻底（彈性地基上的剛性梁）位移（1）單位彎矩作用下的轉角（4/18KI26）其中K彈性抗力系數(shù)，級圍巖中K018106KN/M。則由式（426）可得單位彎矩作用下的轉角為68105973018/673/KI（2）主動荷載作用下的轉角（481PPM27）則由式（427）可得主動荷載作用下的轉角為66081103492047105973PPM（3）單位抗力及相應摩擦力作用下的轉角（408128）則由式（428）可得單位抗力及相應摩擦力作用下的轉角為6608143591059736解力法方程襯砌矢高MYF2計算力法方程的系數(shù)（411A29）（42F30）（4131）（4HPA1032）（4FF2233）其中單位位移；21,主動荷載位移；P單位抗力及相應摩擦力產生的載位移；21,襯砌矢高；F單位彎矩作用下的轉角；主動荷載作用下的轉角；P單位抗力及相應摩擦力作用下的轉角；則由式（429）（433）可得到力法方程的各個系數(shù)為622011662622116661034890214510358790778108934HHPFFAFA以上將單位抗力圖及相應摩擦力產生的位移乘以H倍，即被動荷載的載位移。求解方程（4/1210201AAX34）（4235）將系數(shù)帶入（434），（435）計算可得HAAX5123824/907121201021其中HPHPX51238497217計算主動荷載和被動荷載（H1）分別產生的襯砌內力（4021IPPMYX36）（4COSIN37）（4021IY38）（4COSIX39）由式（421）計算所得各截面在主動荷載和被動荷載（H1）作用下分別產生的襯砌內力MP，M，NP，N的值列于表411，表412。表411主、被動荷載作用下襯砌彎矩計算表截面號MIP0X1PYX2PYMPMI0HX1HYX2HMIH0031791000031791038303831825731791016384627379038304134223177231791065153851540303831642183665933179114333679112203833600224107326317912465783717698021383619214514768631791368864742942115138392639061821833179150111764432748478383126039771952993179163714956413943967383160125182122543179177118087541215593831937006表412主、被動荷載作用下襯砌軸力計算表截面號NIP0COSX2PCOSNPNI0HX2COSHNH0010023453234530251251123900972277325163024324329159088207332989202222223191010741749636597018718743050605613227437340041411375414460348161496080060870806503450112650529960180280467571030082063550390680220468599000255910539901280630658計算最大抗力值最大抗力位移修正計算見表413。先求出最大抗力方向內的位移由（4/IMYESPHHP40）（4/IPHH41）并考慮接縫5的徑向位移與水平方向有一定偏離，因此將其修正如下（4/SIN55IYESPIPH42）（4/I55IMIH43）其中/5IMYPI，/5IYI的值可由表413得到。表413最大抗力位移修正計算表截面號MP/IM/IYIY5YIY5YIMP/IY5YIM/I041864615050103681543548318620013605524450760163521270226115880422028480287990653036148323872923147792298914322533268067284233059628286246122284565834537538743895145036800031107729404488故由式（442），（443）可得到最大抗力方向內的位移值5810678409310649231HP則可得到最大抗力4/HHPK9計算襯砌總內力襯砌總內力計算見表414。按下式進行計算（4MHP44）（4N45）將由式（444），（445）計算所得的襯砌結構各截面的彎矩M和軸力N的值列于表414。表414襯砌總內力計算表截面號MPMMM/IMY/INPNN0317912859731934205420234531873142185127379255251854244174400262516318187433512154031630890411912478145298921655446446311221692281537069853232436597139665056441769816017168022128654569443734102165395052942129134286377671392504960860105561863274829671307640517420323585299634975649371394316739279563151840272015503934458484841244703445693524053990487685886713761270421210檢驗截面強度檢驗幾個控制截面（4NME46）（4D5147）（4NBRKA極限48）其中偏心距；E截面I的彎矩；M截面I的軸力；N軸心力的偏心影響系數(shù)；截面寬度（通常取1M）；B混凝土或石砌體的抗壓極限強度；AR混凝土或石砌結構強度安全系數(shù)；K（1）截面0由式（446）可得截面0的偏心距為MDNME92760由式（447）可得截面0的軸心力偏心影響系數(shù)為74515由式（448）可得截面0處混凝土結構強度安全系數(shù)為021458742/10593滿足極限NBDRKA（2）截面1由式（446）可得截面1處的偏心距為MDME024301由式（447）可得截面1處的軸心力偏心影響系數(shù)為8575由式（448）可得截面1處混凝土結構強度安全系數(shù)為02916543/1090滿足極限NBDRKA（3）截面7由式（446）可得截面7處的偏心距為ME208由式（447）可得截面7處的軸心力偏心影響系數(shù)為2045815D由式（448）可得截面7出混凝土結構強度安全系數(shù)為02631845/104593滿足極限NBRKA（4）墻底（截面8）偏心檢查由式（446）可得截面8處的偏心距為0756/0可MDE其它各截面偏心均小于045D。綜上，驗算滿足強度要求。11內力圖將內力計算結果按比例尺繪制彎矩圖M及軸力圖N，如圖43所示圖43級圍巖內力結構圖第二節(jié)級圍巖襯砌設計421支護參數(shù)根據(jù)規(guī)范規(guī)定，級圍巖段初期支護選擇為15CM厚C20噴射混凝土，拱、墻鋪設8鋼筋網(wǎng)，間距25CM25CM，墻拱部、側墻均設置20MNSI22普通水泥砂漿錨桿，間距100CM100CM，拱、墻設置鋼拱架，鋼拱架采用HW125MM125MM，間距ML0312M；防水層為12MM厚EVA防水卷材，450G/無紡布；二次襯砌為35CM厚C25鋼筋混凝土；預留變形8CM。級圍巖襯砌見附圖4。422襯砌內力計算1設計基本資料公路等級高速公路圍巖級別級圍巖容重3/2MKN彈性抗力系數(shù)/1056襯砌材料C25噴射混凝土材料容重3/H二襯厚度D035M襯砌材料彈性模量GPAEH292荷載確定（1）圍巖豎向壓力圍巖級別，S4；圍巖容重，；3/20MKN隧道寬度，。其中008M為一側平均超挖MB72108254量，035M為二次襯砌厚度。且B5M時，I01則由式（42）可得寬度影響系數(shù)為，67215由式（41）可得圍巖豎向壓力（考慮一襯后圍巖釋放變形取折減系數(shù)04）為331/4250KNQS（2）計算襯砌自重可由式43計算求得，其中D0DN035M，所以襯砌自重為30/05825/1MDGHN建議級圍巖襯砌承受6080圍巖壓力，為安全儲備這里取即為7Q3/768MKN1）全部垂直荷載3/146738KNGQ2）圍巖水平均布壓力0250E3襯砌幾何要素（1）襯砌幾何尺寸內輪廓線半徑MRR9,43521內徑所畫圓曲線的終點線截面與豎直軸的夾角2,R60814,921拱頂截面厚度，拱底截面厚度D0DN350（2）半拱軸線長度S及分段軸長SRRS871/6814/2將半拱軸線長度等分為8段，則MEH8610410529/3/87（3）各分塊截面中心幾何要素各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點的坐標可由圖41直接量得，具體數(shù)值見單位位移計算表（表413）。4計算位移（1）單位位移。單位位移計算見表415。表415單位位移計算表截面SINCOXYD1/IY/IY2/I1Y2/I00000001000000000352798700000027987113920240971350160352798745897523792022784046088264065035279871835912044767513417606607437614303527987401905771316608145568082056467246035279876901717019733622056960930345293680352798710319380484614833683520990115625010352798714038670417710129387950709900853963703527987178477113815152309481046096025517771035279872158411664562124236251887700534028085920054其中I截面慣性矩，。01B,2/3取DI由式（44），（45），（46）可得單位位移值68221681037854021654/79/1/IYESHH計算精度校核3232117/80IHS閉合差5（2）載位移主動荷載在基本結構中引起的位移1）每一塊的作用力（豎向力Q、水平力E，自重力G），主動荷載作用力如圖42所示，將由式（47），（48），（49）計算所得各個分塊的作用力值列于表416。2）外荷載在基本結構中產生的內力塊上各集中力對下一接縫的力臂可由圖41直接量得，分別記為。EGQA,由式（410），（411）計算所得外荷載在結構中產生的彎矩MIP0和軸力NIP0的值列于表418，表419。表416載位移MIP0計算表1截面號BHQEGAQ000000000000011350166352191109306721280496010575109306431120785266912109305640901034236120510930455062122293914281093031603213215071555109301670221361039159210930118000133015621093000表417載位移MIP0計算表2截面號AGAEQAQGAGEAE1IGQ1IE00000000000010710084306778015002067024385873614174461913059039295964835514557674047051191451662020911168050330619233658712624128856018066242197103230275431470110681151211083328765870801206601311043350097462表418載位移MIP0計算表3截面號XYXY1IGQX1IEY0IPM000000000000000011350161350160051015226406512804995610941949333761431120781636959840426446724609010318924173064134552936806212216479352386297656250103213297485734103254753963702213672987989105264851777102213378779962108262表419載位移NIP0計算表截面號SINCOSIGQIE0IPN000000010000011392024097744619116002278404608814551767611634176066074209111680126734556808205626241288520048569600930343027543142686668352099011328765870320167950709900835009746235526810460096025350099025361633）主動荷載位移主動位移荷載計算見表420。表420主動荷載位移計算表截面號MIP01/IY/I1YMIP0/IMIP0Y/IMIP01Y/I002798700010000015101527987458911614278142341571661976219493279871835916554558663579042903491434042627987401902431131453116247652275621984641342798769017346179497154426395462213713續(xù)表表420主動荷載位移計算表586297279871031904682415276989051131113204030610325427987140386601288984471449546101738530617105264279871784777372946108418787326921733442081082622798721584187130300099233674323263974469148960329719878141868838784其中MIP0/I與MIP0Y/I的值可見表420。則由式（414）,（415）可得到主動荷載位移為68021108735417910645/262IYMESIPHPI計算精度校核6021/98IPHSPP閉合差04載位移單位彈性抗力及相應摩擦力引起的位移（1）各接縫處的抗力強度按假定拱部彈性抗力的上零點位于與垂直軸接近45的第3截面，則7643B最大抗力位于第5截面，則6095H拱部各截面抗力強度，按鐮刀形分布，則最大抗力值以上各截面抗力強度由式（416）計算可得HH543,80,邊墻截面彈性抗力可由式（417）計算求得，有Y61371M,Y72720M,Y84083M則0,6,HH（2）各塊上抗力集中力IR各塊上抗力集中力RI可由式（418）近似計算，求得RI的值列于表421，RI的方向垂直于襯砌外緣，并通過楔塊上抗力圖形的形心。（3）抗力集中力與摩擦力之合力I由式（419）可得抗力集中力與摩擦力之合力RI10198RI，則RI的值列于表421，其方向與抗力集中力的夾角為ARCTAN11201。由于摩擦阻力的方向與襯砌位移方向相反，其方向朝上。RI的作用點即為RI與襯砌外緣的交點。將RI的方向線延長，使之交于垂直軸，量取夾角，將分解為水平與豎KI直兩個分力RH和RV。彈性抗力及摩擦力計算見表421。表421彈性抗力及摩擦力計算表截面號HI2/1IHS外HRKKSINKCOHHVHI300000014200000001000004056028142041621808804603601904051000781421137574096024110027111續(xù)表表421彈性抗力及摩擦力計算表6088094142136883809900213600313470550721421049904098015103016102800002714204010734095029038012039（4）計算單位抗力圖及其相應的摩擦力在基本結構中產生的內力表422MI0計算表截面R4IR4R4IR5IR5R5IR6IR6R6IR7IR7R7IR8IR8R8IMI0H由式（422），（423）計算所得單位抗力及相應摩擦力產生的彎矩M0和軸力N0的值列于表422，表423。表423NI0計算表截面號SINCOSRVHRHHSINRVHCOSRHHNI0H45568082056019036015020004569600930340471460440500066835209901105028305003101879507099008034386034033068810460096025022424021106128（5）單位抗力及相應摩擦力產生的載位移單位抗力及相應摩擦力產生的載位移計算見表420。由式（424）,（425）可得單位抗力及相應摩擦力產生的載位移，其中M0/I，YM0/I的值可由表424得到，表424單位抗力及相應摩擦力產生的載位移計算表截面號MI0（H）1/IY/I1YMI0/I（H）YMI0/I（H）1YMI0/I（H）4021279876901734659051456220468515127987103195468425131567461992596478279871403866011339496718888058377967279871784777372706691726055199672581559279872158418714365523366689380324288958959359436825533則單位抗力及相應摩擦力產生的載位移為6802110952734