畢業(yè)設(shè)計(jì)--公路隧道初步設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　題目：虎嶺公路隧道初步設(shè)計(jì)</p><p>　　院、 系： 建筑工程學(xué)院 </p><p>　　學(xué)科專業(yè)： 土木工程 </p><p>　　學(xué) 生： </p><p>

2、　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2010年 06月</b></p><p>　　虎嶺公路隧道初步設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)與支撐。隨著高速公路建設(shè)的推進(jìn)，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不斷深入，目前隧道工程也已經(jīng)成為公路系統(tǒng)中的重要組成部分。它對(duì)優(yōu)化道路線形、縮短公路里程有重大影響；同時(shí)對(duì)促進(jìn)周邊地區(qū)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠(yuǎn)影響。</p><p>　　虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段。隧道起點(diǎn)位于虎嶺南麓李家溝口處，終點(diǎn)位于虎嶺北麓韭菜溝口處

4、,隧道全長1780m。本文對(duì)隧道的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)的論述。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：隧道調(diào)查,圍巖分級(jí)、地形與地質(zhì)調(diào)查、氣象調(diào)查、隧道線型設(shè)計(jì)、縱、橫斷面設(shè)計(jì)，洞口及洞門設(shè)計(jì)，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)計(jì)算，防水與排水、通風(fēng)設(shè)計(jì)及運(yùn)營照明設(shè)計(jì)。隧道選線時(shí)綜合考慮了地形地質(zhì)情況，在襯砌計(jì)算中，考慮彈性反力的存在，隧道規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中遵循充分發(fā)揮隧道功能，安全經(jīng)濟(jì)的建設(shè)隧道的基本原則，完成整個(gè)隧道的初步設(shè)計(jì)。 </p><

5、;p>　　最終設(shè)計(jì)成果包括：設(shè)計(jì)說明書部分，圍巖襯砌計(jì)算書，運(yùn)營通風(fēng)計(jì)算書，運(yùn)營照明計(jì)算書，路線平面圖，縱斷面設(shè)計(jì)圖，建筑限界及內(nèi)輪廓圖，洞門及明洞設(shè)計(jì)圖，Ⅳ類圍巖襯砌設(shè)計(jì)圖，通風(fēng)機(jī)，照明燈具示意圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道； 結(jié)構(gòu)計(jì)算； 襯砌； 防排水； 通風(fēng)； 照明</p><p>　　HuLing highway tunnel preliminary design&l

6、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of economy, the traffic engineering has become the powerful drive and economic development. With the advance of the highwa

7、y construction, transportation infrastructure construction is unceasingly thorough, tunnel project also has become an important part of highway system. It is to optimize road alignment, shorten the length of highways are

8、 important influence, To promote environmental protection and surrounding areas for economic development and national defense const</p><p>　　Tiger hill road tunnel in Shaanxi province, the enterprise of dome

9、stic Huo highway Shaanxi line from Xi’an to Tongguann. Tunnel in the south foothill tiger starting point, located in gully tiger hill, north leek ditch tunnel length 1780m. This paper tunnel planning, design and calculat

10、ion discussed in detail. Main contents: the design of surrounding rock tunnel survey, classification and grading and geological survey, meteorological survey, design, longitudinal and linear tunnel hole and DongMen</p

11、><p>　　The final design achievements include: the design specification, rock lining calculation, operation ventilation, lighting calculations, depreciation operation plan, design, line longitudinal structure ga

12、uge and outline, DongMen inside the cave drawings, and Ⅳ classes, fan, rock lining design diagram illumination luminaries.</p><p>　　Keywords: Tunnel, Structural calculation, Lining, Waterproof and drainage,

13、Ventilated, lighting</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　主要符號(hào)表IV</b></p><p><

14、;b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 題目背景和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究情況1</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容2</p><p><b>　　2 工程概況3</b></p><p><b>　　2.1

15、工程簡介3</b></p><p>　　2.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)依據(jù)3</p><p><b>　　2.3原始資料3</b></p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)的基本要求4</p><p>　　3 設(shè)計(jì)總說明書5</p><p>　　3.1 平面設(shè)計(jì)5</p>&l

16、t;p>　　3.2縱斷面設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3橫斷面設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3.1 建筑界限6</p><p>　　3.3.2 緊急停車帶7</p><p>　　3.3.3 內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.4洞口、洞門及明洞設(shè)計(jì)9</p><p>　　

17、3.4.1洞口、洞門設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.4.2明洞設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.5隧道防、排水設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.5.1 防水11</p><p>　　3.5.2 排水11</p><p>　　3.5.3 洞口的防排水12</p><p>　　3.6隧道

18、支護(hù)設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.6.1襯砌設(shè)計(jì)規(guī)定12</p><p>　　3.6.2 襯砌結(jié)構(gòu)選擇12</p><p>　　3.6.3 襯砌設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.7隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.7.1通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素及應(yīng)符合的要求14</p><p&g

19、t;　　3.7.2通風(fēng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.8隧道照明設(shè)計(jì)15</p><p>　　4 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算16</p><p>　　4.1基本資料16</p><p>　　4.1.1巖體特性16</p><p>　　4.1.2襯砌材料16</p><p>　　4.1.3結(jié)構(gòu)尺寸

20、17</p><p>　　4.2基本計(jì)算數(shù)據(jù)17</p><p>　　4.2.1襯砌計(jì)算17</p><p>　　4.2.2圍巖垂直均布荷載18</p><p>　　4.3 繪制分塊圖18</p><p>　　4.4計(jì)算半拱軸線長度（不計(jì)算仰拱）18</p><p>　　4.5計(jì)算各

21、分段截面中心的幾何要素19</p><p>　　4.5.1求各截面與豎軸的夾角19</p><p>　　4.5.2求各截面的中心坐標(biāo)20</p><p>　　4.6計(jì)算基本結(jié)構(gòu)的單位位移21</p><p>　　4.7計(jì)算主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移22</p><p>　　4.7.1主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)

22、生的內(nèi)力22</p><p>　　4.7.2 主動(dòng)荷載位移25</p><p>　　4.7.3 墻底位移計(jì)算25</p><p>　　4.8 解主動(dòng)荷載作用下的力法方程26</p><p>　　4.9 求主動(dòng)荷載作用下各截面的內(nèi)力26</p><p>　　4.10 求基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位27</p&

23、gt;<p>　　4.10.1各截面的彈性反力強(qiáng)度27</p><p>　　4.10.2 各分塊上的彈性反力集中力28</p><p>　　4.10.3 彈性反力集中力與摩擦力集中力的全力28</p><p>　　4.10.4 計(jì)算基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力28</p><p>　　4.10.5 計(jì)算荷載位移29</p>

24、;<p>　　4.11 解單位彈性反力的力法方程30</p><p>　　4.12 最大彈性反力值的計(jì)算31</p><p>　　4.13 計(jì)算贅余力32</p><p>　　4.14 計(jì)算初砌截面總的內(nèi)力32</p><p>　　4.14.1 初砌各截面內(nèi)力32</p><p>　　4.14.

25、2 校核計(jì)算精度33</p><p>　　4.15 繪制內(nèi)力圖34</p><p>　　4.16襯砌截面強(qiáng)度驗(yàn)算34</p><p>　　5 通風(fēng)設(shè)計(jì)及計(jì)算36</p><p>　　5.1通風(fēng)方式的確定36</p><p>　　5.2需風(fēng)量的計(jì)算36</p><p>　　5.2.1

26、CO排放量37</p><p>　　5.2.2煙霧排放量38</p><p>　　5.2.3稀釋空氣內(nèi)異味的需風(fēng)量40</p><p>　　5.2.4交通阻滯時(shí)的通風(fēng)量計(jì)算40</p><p>　　5.3通風(fēng)計(jì)算41</p><p>　　5.3.1計(jì)算條件41</p><p>　　5

27、.3.2隧道內(nèi)所需升壓力計(jì)算41</p><p>　　5.4通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)的計(jì)算43</p><p>　　5.5風(fēng)機(jī)的布置44</p><p>　　6 照明計(jì)算45</p><p>　　6.1 隧道照明區(qū)段的劃分及亮度45</p><p>　　6.1.1洞外接近段45</p><p>

28、　　6.1.2洞內(nèi)照明45</p><p>　　6.2亮度驗(yàn)算47</p><p>　　6.2.1中間段照明計(jì)算47</p><p>　　6.3照明區(qū)段的燈具選型及總體布置50</p><p><b>　　7 結(jié) 論52</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)53&l

29、t;/b></p><p><b>　　致 謝54</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明55</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明56</p><p><b>　　主要符號(hào)表</b></p><p>　　γ.............

30、............................................................................圍巖容重</p><p>　　k ................................................................................彈性抗力系數(shù)</p><p>　　d0....

31、............................................................................二次襯砌厚度</p><p>　　ω.................................................................................寬度影響系數(shù)</p><p>　　f...

32、.......................................................................................襯砌矢高</p><p>　　e.............................................................................................偏心距</p>

33、;<p>　　η.........................................................................................利用系數(shù)</p><p>　　Φ........................................................................................

34、.....光通量</p><p>　　M.........................................................................................養(yǎng)護(hù)系數(shù)</p><p>　　N.......................................................................

35、..........燈具布置系數(shù)</p><p>　　S.........................................................................................燈具間距</p><p>　　................................................................

36、...............路面平均照度</p><p>　　.....................................................................................平均亮度</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 題目背景和意義</p&

37、gt;<p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通工程已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)與支撐。隨著高速公路建設(shè)的推進(jìn)，而修建水平滿足不了發(fā)展的需要，造成各種交通設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，交通事故、交通阻塞和交通公害等成為一個(gè)社會(huì)問題，阻礙了國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，針對(duì)交通需求的高漲，解決好路面交通的規(guī)劃和修建，是急需研究的課題之一。隧道工程已經(jīng)成為公路系統(tǒng)中的重要組成部分。它對(duì)優(yōu)化道路線形、縮短公路里程由重大影響；同時(shí)對(duì)促進(jìn)周邊地區(qū)環(huán)境保護(hù)、

38、景觀美化、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及國防建設(shè)也具有深遠(yuǎn)影響。</p><p>　　虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。此題目來源于工程實(shí)際，通過對(duì)此題目的完成要求對(duì)隧道設(shè)計(jì)的初步階段有完整的掌握，為今后工作實(shí)際問題的解決做實(shí)戰(zhàn)準(zhǔn)備。 </p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究情況

39、</p><p>　　由于我國是一個(gè)多山的國家，特別是西部山區(qū)，山大溝深，隨著高速公路的發(fā)展，不可避免的面臨著復(fù)雜的地貌問題，為了克服地形和各種障礙，改善線性，必然采用公路隧道的方式。隨著工程的發(fā)展，在給公路交通創(chuàng)造有利條件的同時(shí)，也給隧道監(jiān)控系統(tǒng)的研究、建設(shè)提出了新的要求。</p><p>　　隧道修建技術(shù)的進(jìn)步為長大隧道工程和開發(fā)利用地下空間奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)，大規(guī)模的地下工程的建設(shè)也必

40、將對(duì)隧道建設(shè)技術(shù)提出新的更高要求。為了適應(yīng)今后隧道工程大規(guī)模發(fā)展的需要，展望隧道施工的發(fā)展方向，隧道施工應(yīng)開展以下方面的研究：</p><p>　?。?）隧道施工階段中的地質(zhì)勘探工作</p><p>　?。?）加強(qiáng)隧道機(jī)械化施工</p><p>　?。?）發(fā)展隧道治水和融冰的技術(shù)</p><p>　?。?）加強(qiáng)隧道的防火效果</p>

41、;<p>　?。?）加強(qiáng)應(yīng)用施工新技術(shù)的研究</p><p>　?。?）發(fā)展高性能混凝土施工技術(shù)，完善施工工藝，改善施工環(huán)境，提高支護(hù)質(zhì)量、速度和效果。</p><p>　?。?）加強(qiáng)對(duì)預(yù)制拼裝式襯砌的研究應(yīng)用</p><p>　?。?）加強(qiáng)隧道施工現(xiàn)代化管理</p><p>　　采用現(xiàn)代化管理方式可最大限度的發(fā)揮機(jī)械效率，確保

42、工程質(zhì)量和進(jìn)度。</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容</p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　?。?）隧道設(shè)計(jì)調(diào)查及圍巖分級(jí)包括資料收集，地形與地質(zhì)調(diào)查，氣象調(diào)查，工程環(huán)境調(diào)查,圍巖分級(jí)。</p><p><b>　?。?）總體設(shè)計(jì)</b></p>

43、<p><b>　?、倬€路的方案比選</b></p><p><b>　?、谒淼赖膸讉€(gè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?、鬯淼婪?、排水設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?、芩淼酪r砌結(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p>　?、菟淼肋\(yùn)營通

44、風(fēng)設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　?、匏淼肋\(yùn)營照明設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p><b>　?、咚淼澜Y(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p><b>　　2 工程概況</b></p><p><b>　　2.1工程簡介</b></p><p>　　虎嶺公路隧道位于陜

45、西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，是我國建設(shè)的最長的橫向快速陸上交通通道。此題目來源于工程實(shí)際，通過對(duì)此題目的完成要求對(duì)隧道設(shè)計(jì)的初步階段有完整的掌握，為今后工作實(shí)際問題的解決做實(shí)戰(zhàn)準(zhǔn)備。 </p><p>　　2.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　?。?）公路等級(jí)：雙車道高速公路，隧洞為雙車道單向行車標(biāo)準(zhǔn)，隧道設(shè)計(jì)采用主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：</p><p

46、>　　隧道設(shè)計(jì)限界：10.25×5.0m;</p><p>　　路面類型:洞外36cm水泥混凝土面層+25cm級(jí)配碎石底基層,洞內(nèi)32cm水泥混凝土面層+15cm基層混凝土;</p><p>　　設(shè)計(jì)行車速度:80km/h;</p><p><b>　　路面寬度7.5m;</b></p><p>　　一般

47、平曲線最小半徑65m;</p><p>　　極限最小平曲線半徑30m</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　①《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001-97） </p><p>　?、凇豆匪淼涝O(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJD70-2004）</p><p>　?、邸豆匪淼劳L(fēng)照

48、明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ026.1-1999）</p><p>　?、堋豆仿坊O(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013-86）</p><p>　?、荨豆匪嗷炷谅访嬖O(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ012-84）</p><p>　?、蕖豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ011-94）</p><p>　　⑦《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ004-89）</p>

49、<p>　?、唷豆匪淼朗┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》（JTGF60-2009）</p><p><b>　　2.3原始資料</b></p><p>　　圖紙： 1：2000地形圖</p><p>　　圍巖等級(jí)：Ⅳ類圍巖K66+610～K67+170</p><p>　?、蝾悋鷰rK67+170～K67+675</p>

50、;<p>　?、躅悋鷰rK67+675～K68+60</p><p><b>　　地質(zhì)條件良好</b></p><p><b>　　隧道建筑限界</b></p><p><b>　?。?）限界基本寬度</b></p><p><b>　　行車道：7.5m&

51、lt;/b></p><p>　　左側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?.50m</p><p>　　右側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?.75m</p><p><b>　　檢修道：0.75m</b></p><p>　　緊急停車帶：3.5m </p><p>　　（2）限界凈高：5.0m</p><p>

52、　　檢修道凈高：2.5m</p><p>　　2.4 設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　(1) 設(shè)計(jì)說明書部分：設(shè)計(jì)總說明書、Ⅳ級(jí)圍巖襯砌計(jì)算書、運(yùn)營通風(fēng)計(jì)算書、運(yùn)營照明計(jì)算書。

53、 </p><p>　　(2) 圖紙部分（AutoCAD制圖）：線路平面圖、縱斷面設(shè)計(jì)圖、建筑限界及內(nèi)輪廓圖、洞門及明洞設(shè)計(jì)圖、橫通道設(shè)計(jì)圖、積極停車帶設(shè)計(jì)圖及分布圖、各級(jí)圍巖襯砌設(shè)計(jì)圖、防排水設(shè)計(jì)圖、通風(fēng)機(jī)布置圖、照明燈具布置圖等。</p><p><b>　　3 設(shè)計(jì)總說明書</b></

54、p><p><b>　　3.1 平面設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　隧道選址：</b></p><p>　　綜合分析本隧道的地形地質(zhì)圖，根據(jù)以下原則對(duì)隧道進(jìn)行選址：</p><p>　?。?）隧道位置應(yīng)盡可能選擇在地質(zhì)構(gòu)造簡單、節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖性較好，穩(wěn)定的地層中通過。應(yīng)注意避免巖層軟弱結(jié)構(gòu)

55、面、斷層，必須通過時(shí)，應(yīng)使隧道的通過長度最小。</p><p>　　（2）隧道穿越兩種巖性迥然不同的巖層接觸帶時(shí)，應(yīng)避免平行和接近平行，應(yīng)盡可能垂直或接近垂直方向穿越接觸帶。</p><p>　?。?）當(dāng)隧道通過單斜構(gòu)造時(shí)，隧道中線以垂直巖層走向穿越最為有利。當(dāng)隧道中線與非水平巖層走向一致或斜交角很小時(shí)，應(yīng)力求將隧道置于巖性較好、強(qiáng)度較高的層內(nèi)。如巖層傾角較大，又有粘著力較差的軟弱夾層時(shí)，

56、應(yīng)注意有產(chǎn)生順層滑動(dòng)的可能。</p><p>　　（4）當(dāng)隧道用過褶曲構(gòu)造時(shí)，隧道位置選擇在褶曲構(gòu)造一翼或背斜褶皺中軸處通過較為有利。不宜將隧道置于向斜軸部通過。</p><p>　　（5）越嶺隧道首先可以從地形角度選擇可能穿越的埡口，擬定該埡口處越嶺標(biāo)高及兩側(cè)相應(yīng)的展線方案。綜合考慮工期、經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)難度等，選擇適合的臨界標(biāo)高。</p><p>　?。?)選擇隧

57、道的臨界標(biāo)高時(shí)，應(yīng)注意下列因素：要盡可能把隧道埋置于較好的地層中；應(yīng)使洞口位置處于較好的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)的地方，便于施工場地布置；隧道長度應(yīng)考慮施工期限和施工技術(shù)條件。</p><p>　　根據(jù)以上原則，綜合本地段的地形地質(zhì)情況，虎嶺公路隧道的選址歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：選擇合適的標(biāo)高，在保證隧道埋深的前提下盡量減少隧道的長度；洞口段中線盡量選擇與地形等高線垂直；地質(zhì)條件良好，所有地質(zhì)不良現(xiàn)象忽略；具體問題再具體分

58、析。本隧道設(shè)計(jì)有兩個(gè)線路方案可供選擇：</p><p>　　方案Ⅰ線路為一直線隧道。隧道起點(diǎn)位于虎嶺南麓李家溝口處，終點(diǎn)位于虎嶺北麓韭菜溝口處。進(jìn)口里程樁號(hào)為K66+610，地面高程1251.6米。出口里程樁號(hào)為K68+60，地面高程1295.0米。隧道總長度L為1780m。線路的圍巖類別大部分為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖。</p><p>　　方案Ⅱ線路為一條斜曲線形隧道。起始點(diǎn)位于虎嶺南麓深相溝

59、口處，終點(diǎn)位于虎嶺北麓韭菜溝口處，全長1610m, 進(jìn)口里程樁號(hào)為K66+810，地面高程1251.6米。出口里程樁號(hào)為K68+100，地面高程1297.0米。線路的圍巖類別大部分為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖。</p><p><b>　　結(jié)論：</b></p><p>　　方案Ⅱ線路隧道為曲線，雖然隧道長度短，但當(dāng)隧道線性為曲線時(shí)，須設(shè)置超高和加寬，這將使施工變得復(fù)雜，斷面不

60、統(tǒng)一以及它們的相互過渡都會(huì)給施工增加難度，而且不利用隧道通風(fēng)排水和。而隧道設(shè)計(jì)一般應(yīng)設(shè)為直線，有利于通風(fēng)和排水;方案Ⅰ線路為直線隧道，線路的圍巖類別依次是Ⅱ、Ⅴ、Ⅳ，符合隧道選擇的基本條件，同時(shí)考慮工程施工的難易程度和經(jīng)濟(jì)問題，兩線相比選擇方案Ⅰ線路比較好。</p><p><b>　　3.2縱斷面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本隧道的基本坡道形式設(shè)為單向坡。坡道

61、形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風(fēng)問題和對(duì)汽車行駛的厲害。隧道的縱坡以不妨礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對(duì)汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護(hù)管理都不理。單向通行的隧道設(shè)計(jì)成單向坡是非常有利的，因?yàn)槠嚩际菃纹滦旭偅l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有害氣體少，對(duì)通風(fēng)也很有利?；X公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，屬連霍高速公路陜西線西安至潼關(guān)段，地處山區(qū)，埋深較大，設(shè)置豎井通風(fēng)施工難度大，；虎嶺公路隧道由于線路需要，進(jìn)出口段存在一定的高程差；鑒于遇上原因，該隧道決定

62、采用單向坡，坡度設(shè)計(jì)如下：進(jìn)口處（K66+610）至出口處（K68+60）為1%的上坡。</p><p><b>　　3.3橫斷面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.3.1 建筑界限</p><p>　　虎嶺公路隧道的建筑界限按80km/h時(shí)速進(jìn)行設(shè)計(jì)，建筑界限取值確定如下：</p><p>　　圖 3.1 隧道建筑界

63、限（單位：cm）</p><p>　　建筑界限橫斷面寬度如下表：</p><p>　　表 2-1 建筑界限設(shè)置（單位：cm）</p><p>　　3.3.2 緊急停車帶</p><p>　　虎嶺隧道為長隧道，所以在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶，緊急停車帶的路面橫坡取為水平。緊急停車帶的寬度和長度見圖3.2。</p><p&

64、gt;　　圖 3.2 緊急停車帶建筑界限（單位：cm）</p><p>　　3.3.3 內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)建筑界限，利用三心圓，得出各斷面內(nèi)輪廓如見下圖：</p><p>　　圖 3.3隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）</p><p>　　圖 3.4緊急停車帶斷面內(nèi)輪廓（單位：cm）</p><p>

65、　　3.4洞口、洞門及明洞設(shè)計(jì)</p><p>　　結(jié)合隧道進(jìn)出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并考慮到施工開挖邊坡的穩(wěn)定性，本著“早進(jìn)晚出”、“少開挖”的原則，確定隧道進(jìn)出口位置、明洞形式，洞門形式的選擇力求結(jié)構(gòu)簡單，并與洞口地形、地貌協(xié)調(diào)一致。</p><p>　　3.4.1洞口、洞門設(shè)計(jì)</p><p>　　隧道進(jìn)口及洞身通過地段覆蓋層、風(fēng)化層較薄，洞門

66、設(shè)明洞，明洞形式采用拱形明洞，明洞凈空滿足隧道建筑限界要求。</p><p>　　（1）洞門宜與隧道軸線正交，洞門構(gòu)造及基礎(chǔ)設(shè)置應(yīng)遵循下列規(guī)矩：</p><p>　?、俣纯谘銎缕履_至洞門墻背的水平距離不宜小于1.5，洞門端墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不小于1.0，洞門墻頂高出仰坡不小于0.5。</p><p>　?、诙撮T墻應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置伸縮縫、沉降

67、縫和泄水孔；洞門墻的厚度可按計(jì)算或結(jié)合其它工程類比確定。</p><p>　?、鄱撮T墻基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固地基上，應(yīng)視地形及地質(zhì)條件，埋置足夠的深度，保證洞門的穩(wěn)定?；茁袢胪临|(zhì)地基的深度不應(yīng)小于1.0，嵌入巖石地基的深度不應(yīng)小于0.5；基底標(biāo)高應(yīng)在最大凍結(jié)線以下不小于0.25；地基為凍脹土層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行防凍脹處理?；茁裰蒙疃葢?yīng)大于墻邊各溝、槽基底的埋置深度。</p><p>　?、芩绍浀鼗?/p>

68、的基礎(chǔ)，可采取加固基礎(chǔ)措施。</p><p>　　⑤洞門結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗震要求。</p><p>　?。?）本隧道入口處圍巖分級(jí)為Ⅳ級(jí)，區(qū)域巖質(zhì)穩(wěn)定、地形開闊。經(jīng)過綜合考慮宜采用端墻式洞門，見圖3.5洞門上方女兒墻應(yīng)有一定的高度，并有排水溝渠，使地表水沿排水渠道有序排離洞門，防止地表水沿洞門流入洞內(nèi)。洞門接長明洞，減少對(duì)仰、邊坡的擾動(dòng)，是洞門墻離開仰坡底部一段距離，確保落石不會(huì)滾落在行車道上。

69、邊、仰坡交界處應(yīng)采用圓角法開挖，以減少雨水沖刷。</p><p><b>　　圖3.5端墻式洞門</b></p><p>　?。?）出口處圍巖分級(jí)為Ⅴ級(jí)，為了增加端墻的穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)路塹邊坡也起支撐作用，故采用翼墻式洞門。頂面與仰坡坡面一致，頂面上設(shè)置坡度為0.5%的水溝，將端墻背面排水溝匯集的地表水排至路塹夠內(nèi)，見圖3.6。</p><p>

70、<b>　　圖3.6翼墻式洞門</b></p><p><b>　　3.4.2明洞設(shè)計(jì)</b></p><p>　　明洞斷面同隧道斷面，明洞襯砌初步用于出口明挖段，明洞采用全斷面整體式鋼筋混凝土襯砌，考慮到環(huán)境保護(hù)的要求，洞口地段邊坡仰坡采用護(hù)面墻、植草皮等防護(hù)措施，進(jìn)口洞仰坡采用錨噴混凝土防護(hù)措施確保安全。斷面如圖3.7所示： </p&g

71、t;<p><b>　　圖3.7 明洞斷面</b></p><p>　　3.5隧道防、排水設(shè)計(jì)</p><p>　　水，不僅是影響隧道正常施工的因素之一，也是影響隧道正常運(yùn)營的重要因素之一。隧道防排水是保證隧道適用性以及襯砌結(jié)構(gòu)、路面、設(shè)備耐久性的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)原則為使襯砌內(nèi)壁不滲水。隧道防排水應(yīng)遵循“以排為主，防、截、堵相結(jié)合”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和營運(yùn)

72、設(shè)備的正常使用和行車安全。</p><p><b>　　3.5.1 防水</b></p><p>　　（1）本隧道采用復(fù)合式襯砌，在初期支護(hù)和二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水板，防水板應(yīng)采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.0mm，接縫搭接長度不小于100mm。在防水卷材與噴混凝土層間設(shè)置土工布，其作用兼作襯背排水層及緩沖層。</p><p>　?。?）

73、隧道二次襯砌應(yīng)滿足抗?jié)B要求，采用低堿性膨脹水泥混凝土，混凝土的抗?jié)B等級(jí)不低于S6。</p><p>　　（3）隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫應(yīng)采取可靠的防水措施，采用背貼式橡膠止水帶。</p><p><b>　　3.5.2 排水</b></p><p>　　排，就是人為地設(shè)置排水系統(tǒng)，將地下水排出隧道。為了保證運(yùn)營正常和行車安全，不讓圍

74、巖涌水及隧道內(nèi)的路面滯水，而能迅速排出隧道，必須考慮排水工程設(shè)計(jì)。排水工程包括襯砌背面排水工程、路基排水工程、路緣排水工程。</p><p>　?。?）襯砌背面排水工程</p><p>　　隧道開挖后，根據(jù)各級(jí)圍巖地下水的發(fā)育狀況，在圍巖環(huán)向布設(shè)Ω型彈簧排水管以引圍巖滲漏水至基底縱向排水管內(nèi)，使隧道初期支護(hù)排水良好。為了有效地排除二次襯砌背后的積水，消除二次襯砌背后的靜水壓力，在初期支護(hù)與

75、防水層之間每間隔10m（若局部地區(qū)滲水量過大?？蛇m當(dāng)減小其間距）設(shè)置一處Φ100mm的透水軟管，環(huán)向軟管與邊墻的縱向排水管（Φ100mm雙壁HDPE打孔波紋管）相接，然后通過橫向引水管（Φ100mm雙壁HDPE打孔波紋管）將水引入底板或仰拱內(nèi)中間排水溝Φ300mm排出洞外。中間排水溝縱坡與隧道縱坡一致。環(huán)向排水管、透水軟管、縱向排水管、橫向引水管應(yīng)用無紡布包裹。</p><p><b>　?。?）路基排

76、水工程</b></p><p>　　路基排水工程是指路面以下的排水工程。為了防止路面底層地下水上升的路面影響行車安全，在路面平整層下設(shè)置Φ50mm雙壁HDPE打孔波紋管以排除隧道底部滲水，雙壁HDPE打孔波紋管縱向間距為10m，與路面下的底板或仰拱內(nèi)中間排水溝Φ300mm連通。</p><p><b>　?。?）路緣排水工程</b></p>

77、<p>　　在路面兩側(cè)設(shè)置Φ300mm開口式路側(cè)排水溝，用于路面積水以及隧道清洗等污水的排除通道，排水溝縱坡與隧道縱坡一致。在墻腳與檢修道交角處設(shè)置寬45cm、深45cm的縱向凹槽，以利于檢修道面清潔排水。</p><p>　　3.5.3 洞口的防排水</p><p>　　洞口排水：在洞口仰坡邊緣5m以外，設(shè)置天溝，并加以鋪砌。對(duì)洞頂?shù)乇淼南菅?、深坑加以回填，?duì)裂縫進(jìn)行堵塞。為防

78、止洞外水流入隧道內(nèi)，在地表水上游設(shè)置反向排水邊溝或采取截流措施，地下水上游設(shè)泄水洞，洞外井點(diǎn)降水。</p><p><b>　　3.6隧道支護(hù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在隧道及地下工程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)通常分為初期支護(hù)（一次支護(hù)）和永久支護(hù)（二次支護(hù)、二次襯砌）。一次支護(hù)是為了保證施工的安全、加固巖體和阻止圍巖的變形。二次支護(hù)是為了保證隧道使用的凈空斷面和結(jié)構(gòu)的安全

79、而設(shè)置的永久性襯砌結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.6.1襯砌設(shè)計(jì)規(guī)定</p><p>　　襯砌設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定：</p><p>　?。?）襯砌斷面宜采用曲邊墻拱形斷面。</p><p>　?。?）隧道圍巖較差地段應(yīng)設(shè)仰拱。仰拱曲率半徑應(yīng)根據(jù)隧道斷面形狀、地質(zhì)條件、地下水、隧道寬度等條件確定。路面與仰拱之間可采用混凝土或片石混凝土填充。當(dāng)隧

80、道邊墻底以下為整體性較好的堅(jiān)硬巖石時(shí)，可不設(shè)仰拱。</p><p>　?。?）隧道洞口段應(yīng)設(shè)加強(qiáng)襯砌。加強(qiáng)襯砌段的長度應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)和環(huán)境條件確定，一般情況下兩車隧道應(yīng)不小于10m。</p><p>　?。?）圍巖較差地段的襯砌應(yīng)向圍巖較好地段延伸5至10m。</p><p>　?。?）偏壓襯砌應(yīng)向一般襯砌段延伸，延伸長度應(yīng)根據(jù)偏壓情況確定，一般不小于10m。&l

81、t;/p><p>　　（6）、凈寬大于3.0m的橫通道與主洞的交叉段應(yīng)設(shè)加強(qiáng)襯砌，加強(qiáng)段襯砌應(yīng)向各交叉洞延伸，主洞延伸長度不小于5.0m，橫通道延伸長度不小于3.0m。</p><p>　　3.6.2 襯砌結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　隧道襯砌結(jié)構(gòu)的選擇必須結(jié)合施工技術(shù)，安全作業(yè)以及使用適應(yīng)性、造價(jià)綜合確定。本隧道襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌是目前隧道工程常采用的

82、襯砌結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　復(fù)合式襯砌的優(yōu)點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)、施工工藝過程與其相應(yīng)的襯砌及圍巖受力狀態(tài)均較合理。</p><p>　?。?）質(zhì)量可靠，能夠達(dá)到較高的防水要求。</p><p>　　（3）便于采用錨噴、鋼支撐等工藝。</p><p>　?。?）既

83、能夠充分發(fā)揮錨噴支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，又能發(fā)揮二次襯砌永久支護(hù)的可靠作用。</p><p>　　復(fù)合式襯砌是由初期支護(hù)和二次支護(hù)組成的，初期支護(hù)是限制圍巖在施工期間的變形，達(dá)到圍巖的暫時(shí)穩(wěn)定；二次支護(hù)則是提供結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備或承受后期圍巖壓力。兩層襯砌之間宜采用緩沖、隔離的防水夾層，其目的是，當(dāng)?shù)谝粚赢a(chǎn)生變形及形變壓力較大時(shí)，仍給予極少量形變的可能，可降低形變壓力。而當(dāng)一次襯砌支護(hù)力不夠時(shí)，可將少量形變壓力均勻的傳布到二次襯

84、砌上，并依靠二次襯砌進(jìn)一步制止繼續(xù)形變，且不使一次襯砌出現(xiàn)裂縫時(shí)，二次襯砌也出現(xiàn)裂縫。由于二層襯砌之間有了隔離層，則防水效果良好，且減少二次襯砌混凝土的收縮裂縫。確定開挖尺寸時(shí)，應(yīng)預(yù)留必要的初期支護(hù)變形量，以保證初期支護(hù)穩(wěn)定后，二次襯砌的必要厚度。</p><p>　　3.6.3 襯砌設(shè)計(jì)</p><p>　　虎嶺公路隧道圍巖類別為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ類，地質(zhì)條件良好，設(shè)計(jì)襯砌斷面均為曲墻式，Ⅳ、Ⅴ

85、類圍巖地段采用帶仰拱復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌以錨桿、噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)混凝土、鋼拱架為初期支護(hù)，模筑混凝土或鋼筋混凝土為二次支護(hù)，在兩次支護(hù)之間設(shè)PVC復(fù)合防水板作為防水層。</p><p><b>　?。?）初期支護(hù)</b></p><p>　?、簟ⅱ躅悋鷰r初期支護(hù)采用徑向系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土。</p><p><b>　　支

86、護(hù)參數(shù)：</b></p><p>　　a、 Ⅳ類圍巖：預(yù)留變形量50mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為100cm，縱向間距為100cm，錨桿長度280cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距25cm）設(shè)置與拱部180°范圍。</p><p>　　b、Ⅳ類圍巖：預(yù)留變形量80mm，錨桿按梅花形布設(shè)，環(huán)向間距為80cm，縱向間距為80cm，錨桿長度400cm，錨桿、鋼筋網(wǎng)（間排距25c

87、m）設(shè)置與拱部180°范圍。 </p><p><b>　　（2）二次襯砌</b></p><p>　　根據(jù)隧道荷載大小確定其厚度及是否采用鋼筋混凝土，二次襯砌施作的合理時(shí)間應(yīng)根據(jù)施工檢測數(shù)據(jù)確定，盡可能發(fā)揮初期支護(hù)的承載力，但又不能超過其承載能力。Ⅱ類圍巖采用30cm厚模筑混凝土襯砌。Ⅳ類圍巖采用35cm厚模筑混凝土襯砌。Ⅴ類圍巖采用45cm厚模筑混凝土襯

88、砌。</p><p><b>　　3.7隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.7.1通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素及應(yīng)符合的要求</p><p>　　公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮交通條件、地形、地物、地質(zhì)條件、通風(fēng)要求、環(huán)境保護(hù)要求、火災(zāi)時(shí)的通風(fēng)控制、維護(hù)與管理水平、分期實(shí)施的可能性、建設(shè)與營運(yùn)費(fèi)用等因素。</p><p>

89、　　目前道路隧道通風(fēng)方式大體如下：</p><p>　　自然通風(fēng) </p><p><b>　　射流風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)</b></p><p>　　縱向通風(fēng) 豎（斜）井集中排風(fēng)縱向通風(fēng)</p><p>　　隧道通風(fēng)方式 豎（斜）井排送組合

90、縱向通風(fēng)</p><p><b>　　送風(fēng)式半橫向通風(fēng)</b></p><p><b>　　半橫向通風(fēng)</b></p><p>　　機(jī)械通風(fēng) 排風(fēng)式半橫向通風(fēng)</p><p><b>　　全橫向通風(fēng) </b></p><p&g

91、t;<b>　　混合式通風(fēng)</b></p><p>　　根據(jù)《公路隧道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，隧道通風(fēng)應(yīng)符合以下要求</p><p>　?。?）單向交通的隧道設(shè)計(jì)風(fēng)速不宜大于10m/s，特殊情況下可取12m/s；雙向交通的隧道的設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于8m/s；人車混合通行的所遇到設(shè)計(jì)風(fēng)速不應(yīng)大于7m/s。</p><p>　　（2）風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音及隧道中廢氣

92、的集中排放均應(yīng)符合環(huán)保的有關(guān)規(guī)定。</p><p>　　（3）確定的通風(fēng)方式在交通條件等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有較高的穩(wěn)定性，并能適應(yīng)火災(zāi)工況下的通風(fēng)要求。</p><p>　　（4）隧道內(nèi)運(yùn)營通風(fēng)的主流方向不應(yīng)頻繁變化。</p><p><b>　　3.7.2通風(fēng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在隧道運(yùn)營期間，隧道內(nèi)保持良

93、好的空氣和行車安全的必要條件。為了有效降低隧道內(nèi)有害氣體與煙霧的濃度，保證司乘人員及洞內(nèi)工作人員的身體健康，提高行車的安全性和舒適性，公路隧道應(yīng)做好通風(fēng)設(shè)計(jì)保證隧道良好通風(fēng)。</p><p>　　虎嶺公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)主要考慮因素：</p><p>　?。?）隧道長度及地形，虎嶺公路隧道全長1780m，為長隧道，風(fēng)阻力大。自然風(fēng)量小；隧道縱斷面采用單向坡。</p><p&

94、gt;　?。?）公路等級(jí)，該隧道為單向雙車道汽車專用高速公路 ，設(shè)計(jì)行車速度為80Km/h。</p><p>　?。?）隧道隨處地區(qū)的地理、氣候條件和周圍環(huán)境的影響，虎嶺公路隧道位于陜西省華縣境內(nèi)，地屬山區(qū)，平均海拔高度1262m，年平均風(fēng)速應(yīng)充分考慮利用。</p><p>　?。?）交通量，虎嶺公路隧道，車流量較大，年平均日交通量，前期（2010年）9358輛/每日（小車），遠(yuǎn)期（203

95、0年）11274輛/每日 (小車)。</p><p>　?。?）隧道內(nèi)交通事故、火災(zāi)等非常情況。</p><p>　?。?）隧道工程造價(jià)的維修保養(yǎng)費(fèi)用等。</p><p><b>　　3.8隧道照明設(shè)計(jì)</b></p><p>　　隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道照明不分晝夜，電光照明費(fèi)用

96、較高，因此，必須科學(xué)地設(shè)計(jì)隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　虎嶺公路隧道，進(jìn)、出口處地形緩和，對(duì)洞內(nèi)照明設(shè)計(jì)有利。本隧道照明分別設(shè)置洞外照明和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段，洞內(nèi)照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計(jì)算以照明燈具的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮了隧道內(nèi)采用水泥路面為計(jì)算條件。 </p><p><b>　　4

97、 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p><b>　　4.1基本資料</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)斷面圖如下圖所示</p><p><b>　　圖4.1隧道斷面圖</b></p><p><b>　　4.1.1巖體特性</b></p><p&g

98、t;　　計(jì)算摩檫角，巖體重度，圍巖的彈性反力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。</p><p><b>　　4.1.2襯砌材料</b></p><p>　　襯砌采用C25混凝土，重度，彈性模量，混凝土襯砌軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 。</p><p><b>　　4.1.3結(jié)構(gòu)尺寸</b></p>

99、<p>　　543cm 593cm 90°</p><p>　　793cm 843cm 15°</p><p>　　100cm 160cm 59° </p><p>　　B=1186cm， H=896.22cm =123.8 cm （拱頂厚度）

100、=50cm</p><p>　　假設(shè)起拱線以下的起拱線為一段圓弧，半徑為，圓心角為。</p><p><b>　　4.2基本計(jì)算數(shù)據(jù)</b></p><p>　　圍巖類別 Ⅳ級(jí)</p><p>　　巖體重度 </p><p>　　圍巖的彈性反力系

101、數(shù) </p><p>　　基底圍巖彈性反力系數(shù) </p><p>　　襯砌材料用C25混凝土，其</p><p>　　受壓彈性模量 </p><p>　　重度 </p><p>　　軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p>　　軸心抗

102、拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 。</p><p>　　襯砌斷面加寬 W=50cm</p><p><b>　　4.2.1襯砌計(jì)算</b></p><p><b>　　主動(dòng)荷載計(jì)算</b></p><p>　　垂直均布?jí)毫τ?jì)算公式為：</p><p><b>

103、　?。?.2.1）</b></p><p><b>　　（4.2.2）</b></p><p>　　式中：q—— 垂直均布?jí)毫Γ╧N/m2）；</p><p>　　—— 圍巖重度（kN/m³），23kN/m³；</p><p>　　s—— 圍巖級(jí)別，s=4；</p><

104、p>　　B—— 隧道寬度（m）；</p><p>　　i—— B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率，以B=5m的圍巖垂直均布?jí)毫闇?zhǔn)，當(dāng)B＜5m時(shí)，取i=0.2；當(dāng)B＞5m時(shí)，取i=0.1。</p><p>　　—— 寬度影響系數(shù).</p><p>　　4.2.2圍巖垂直均布荷載</p><p>　　已知：圍巖類別 S=4,巖體重度 ，襯砌全

105、寬 B=1186cm，取i=0.1，則：</p><p><b>　　寬度影響系數(shù) </b></p><p><b>　　垂直均布荷載 </b></p><p><b>　　水平均布荷載 </b></p><p><b>　　4.3 繪制分塊圖</b>&l

106、t;/p><p>　　因結(jié)構(gòu)對(duì)稱，荷載對(duì)稱，故取半跨計(jì)算，如圖4.2</p><p>　　圖4.2半跨結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示</p><p>　　4.4計(jì)算半拱軸線長度</p><p>　　由圖可知，水平線以下軸線為兩圓弧，半徑為、 ，=834.2cm ，=148.0cm， </p><p>　　計(jì)算半拱軸線長度S及分塊軸線

107、長度</p><p><b>　　半拱軸線長度: </b></p><p><b>　　分塊長度： </b></p><p>　　4.5計(jì)算各分段截面中心的幾何要素</p><p>　　4.5.1求各截面與豎軸的夾角</p><p><b>　　校核角度： &

108、lt;/b></p><p>　　截面與豎軸的夾角如下表4.1所示： </p><p>　　表4.1截面與豎軸的夾角</p><p>　　4.5.2求各截面的中心坐標(biāo)</p><p>　　求個(gè)截面的中心坐標(biāo)（單位：m）</p><p><b>　　坐標(biāo)校核：</b></p>&

109、lt;p>　　4.6計(jì)算基本結(jié)構(gòu)的單位位移</p><p><b>　　計(jì)算過程見表4.2</b></p><p><b>　　校核： </b></p><p>　　說明變位計(jì)算結(jié)果正確。</p><p>　　表4.2 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及δik計(jì)算過程表（一）</p><

110、;p>　　表4.2 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及δik計(jì)算過程表（二）</p><p>　　4.7計(jì)算主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的位移</p><p>　　豎向力： （kN）</p><p>　　側(cè)向水平力： (kN)</p><p>　　自重力： (kN)</p><p>　　式中：——相鄰兩截面之

111、間的襯砌外緣的水平投影。</p><p>　　——相鄰兩截面之間的襯砌外緣的豎直投影。</p><p>　　以上各集中力均通過相應(yīng)荷載圖形的形心。</p><p>　　4.7.1主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力</p><p>　　分塊上各集中力對(duì)下一分點(diǎn)的截面形心的力臂由CAD圖量取，并分別記為、、</p><p>　

112、　圖4.3單元主動(dòng)荷載圖示</p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p><b>　　軸力：</b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>　　式中、——相

113、鄰兩截面中心點(diǎn)的坐標(biāo)增量：</p><p>　　、的計(jì)算過程如下表（4.3）所示:</p><p>　　表4.3 、取值（一）</p><p>　　表4.3 計(jì)算過程表（二）</p><p>　　表4.3 計(jì)算過程表(三)</p><p>　　表4.3 計(jì)算過程表（四）</p><p><

114、b>　　校核：</b></p><p><b>　　計(jì)算誤差：</b></p><p><b>　　在誤差范圍內(nèi)。</b></p><p>　　4.7.2 主動(dòng)荷載位移</p><p><b>　　計(jì)算過程見表。</b></p><p>

115、;　　表4.4和的計(jì)算過程表</p><p>　　經(jīng)校核，故計(jì)算正確。</p><p>　　4.7.3 墻底位移計(jì)算</p><p>　　單位彎矩作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：</p><p>　　主動(dòng)荷載作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：</p><p>　　4.8 解主動(dòng)荷載作用下的力法方程</p><p

116、><b>　　式中 </b></p><p>　　其中 f—拱失高，取=8.662652</p><p>　　解： （kN/m）</p><p><b>　?。╧N）</b></p><p>　　4.9 求主動(dòng)荷載作用下各截面的內(nèi)力</p><p>　　求主

117、動(dòng)荷載作用下各截面的內(nèi)力，并校核計(jì)算精度。</p><p><b>　?。╧N/m）</b></p><p><b>　?。╧N）</b></p><p>　　表4.5 、計(jì)算過程表</p><p>　　4.10 求單位彈性反力及相應(yīng)摩擦力作用下，基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位 求單位彈性反力及相應(yīng)摩

118、擦力作用下，基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的變位和</p><p>　　4.10.1各截面的彈性反力強(qiáng)度</p><p>　　最大彈性反力零點(diǎn)假定在截面3，即，最大彈性反力值假定在截面5，即。</p><p>　　圖4.4單元單位彈性反力荷載圖示</p><p>　　拱圈任意截面的外緣彈性反力強(qiáng)度：</p><p><b>

119、　?。╧Pa）</b></p><p>　　邊墻任意截面外緣的彈性反力強(qiáng)度：</p><p><b>　?。╧Pa）</b></p><p>　　4.10.2 各分塊上的彈性反力集中力</p><p><b>　?。↘n）</b></p><p>　　作用方向垂直

120、初砌外緣，并通過分塊上彈性反力圖形的形心。以上計(jì)算過程見表：</p><p>　　表4.6各點(diǎn)彈性反力的計(jì)算過程表</p><p>　　4.10.3 彈性反力集中力與摩擦力集中力的全力</p><p><b>　　本算例不考慮摩擦力</b></p><p>　　4.10.4 計(jì)算作用力下基本結(jié)構(gòu)的內(nèi)力</p>

121、<p><b>　?。↘n·m）</b></p><p><b>　?。↘n）</b></p><p>　　計(jì)算參照表4.7進(jìn)行。</p><p>　　表4.7的計(jì)算過程表（一）</p><p>　　表4.7的計(jì)算過程表（二）</p><p>　　4.

122、10.5 計(jì)算作用理產(chǎn)生的荷載位移</p><p>　　計(jì)算結(jié)果見表4.8。</p><p>　　經(jīng)校核，，故計(jì)算正確。</p><p>　　表4.8、計(jì)算過程表（一）</p><p>　　4.11單位彈性反力作用下的力法方程</p><p><b>　?。╮ad）</b></p>

123、<p><b>　　式中 </b></p><p>　　其中 f—拱失高，取=8.662652</p><p><b>　　解得</b></p><p>　　代入原方程檢驗(yàn)，計(jì)算正確。</p><p>　　單位彈性反力圖及摩擦力作用下截面的內(nèi)力，并校核計(jì)算精度</p>