隧道課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章設計原始資料……………………………………………………………… </p><p>　　1.1技術標準及設計標準規(guī)范 ………………………………………………………</p><p>　　1.2工程概況………………………………………………………………………… <

2、/p><p>　　1.3隧道工程地質概況 ……………………………………………………………… </p><p>　　第2章隧道總體設計 ………………………………………………………………… </p><p>　　2.1縱斷面設計 ………………………………………………………………………</p><p>　　2.2橫斷面設計 ……………………

3、…………………………………………………</p><p>　　第3章襯砌設計（專題設計） ………………………………………………………</p><p>　　3.1初期支護 …………………………………………………………………………</p><p>　　3.2二次襯砌 …………………………………………………………………………</p><p>

4、;　　3.3圍巖壓力計算 ……………………………………………………………………</p><p>　　3.4襯砌內力計算 ……………………………………………………………………</p><p>　　第4章隧道通風照明設計 ……………………………………………………………</p><p>　　4.1隧道通風設計 …………………………………………………………………

5、…</p><p>　　4.2隧道照明設計 ……………………………………………………………………</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………………</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………………</p><p>　　第 1 章設計原始資料<

6、/p><p>　　1.1技術標準及設計標準規(guī)范</p><p>　　1.1.1主要技術標準</p><p><b>　　隧道設計</b></p><p>　?。?）隧道按規(guī)定的遠期交通量設計，采用分離式單向行駛三車道隧道（上、下行</p><p><b>　　分離）。</b>

7、;</p><p>　　（2）隧道設計車速，隧道幾何線形與凈空按 100km/h 設計，隧道照明設計速度按</p><p>　　100km/h 設計。</p><p>　　1.1.2主要設計標準規(guī)范</p><p>　?。?）《公路隧道設計規(guī)范》JTJ026-90；</p><p>　?。?）《公路隧道通風照明

8、設計規(guī)范》JTJ026.1-1999；</p><p>　?。?）《公路工程技術標準》JTJ001-97；</p><p>　?。?）《公路工程抗震設計規(guī)范》JTJ004-89；</p><p>　?。?）《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》GB50086-2001；</p><p>　?。?）《地下工程防水技術規(guī)范》GB50108-200

9、1；</p><p>　?。?）隧道圍巖級別按《公路隧道設計規(guī)范》JTJ026-90。</p><p><b>　　1.2 工程概況 </b></p><p>　　隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)第N合同段內，分離式單向行駛三車道隧道（上下行分離）。隧道左洞樁號：ZK253+182~ ZK255+350；右洞樁號：YK253+162~ YK255+37

10、5。設計標高為：進洞口為1120m，出洞口為：1185m。按新奧法施工。 1.3隧道工程地質概況</p><p>　　隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)?？傮w上地勢陡峻，沖溝發(fā)育，為構造剝蝕、溶蝕低中山地貌景觀。構造剝蝕碎屑巖區(qū)屬峰叢峽谷低中山地貌，地面標高高程1030～1570m，相對高程100-500m，地形起伏大，沖溝發(fā)育，地形陡峻，山頂呈渾圓狀，自然坡度多在25&#

11、176;～60°左右，山脈沿北東走向延伸，山上植被發(fā)育較好；山坡較緩，局部陡峻，坡角一般15°～40°，沖溝不甚發(fā)育，洼地寬闊平緩。</p><p>　　隧道處于白果背斜的北西翼、金子山復向斜南東翼，呈現(xiàn)單斜構造特征，依次出露志留系至三迭系地層，地層傾向310°～330°，進口段傾角為30°～40°，出口段傾角變緩，約8°～10

12、76;。斷裂構造不發(fā)育。碎屑巖中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，走向分別為300～340°及220～250°，呈閉合狀。</p><p><b>　　隧道左洞圍巖狀況：</b></p><p><b>　　隧道右洞圍巖狀況：</b></p><p>　　第 2 章隧道總體設計</p><p&

13、gt;<b>　　2.1縱斷面設計</b></p><p>　　本隧道的基本坡道形式設為單坡。坡道形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風問題和對汽車行駛的利害。隧道的縱坡以不防礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護管理都不利。單向通行的隧道設計成單坡對通風是非常有利的，因汽車都是單坡行駛，發(fā)動機產生的有害氣體少，對通風也很有利。此隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)，車流量很大，且

14、隧道埋深較大，圍巖等級還行，但設置豎井通風施工難度較大；隧道圍巖地下水主要以滲水為主，水量貧乏，對施工無太大影響；此隧道由于路線需要，進出口段高程相差很大，設置人字坡將會使隧道長度增加；鑒于以上原因該隧道決定采用單坡，坡度為隧道進出口高差引起的自然坡度，本次課程設計對坡度不做過分研究。</p><p><b>　　2.2橫斷面設計</b></p><p>　　馬林頭

15、隧道的建筑限界按100km/h時速進行設計，橫斷面按照公路隧道設計規(guī)范標準斷面設計，建筑限界取值確定如下：</p><p>　　建筑限界橫斷面寬度如下表：</p><p>　?。ㄗ?此次課程設計隧道不設緊急停車帶及橫向通道，故不涉及到緊急停車帶及橫向通道的設計與布置。）</p><p>　　第 3 章襯砌設計（專題設計）</p><p>　

16、　馬林頭隧道支護結構采復合式襯砌，分初期支護和二次支護，初期支護采用噴錨支護，二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土。</p><p><b>　　3.1初期支護</b></p><p>　　初期支護采用噴錨支護，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網和鋼架等支護形式組合使用，</p><p>　　根據(jù)不同圍巖級別區(qū)別組合。錨桿支護采用全長粘結錨桿。由工程類比法，結

17、合《公路隧道設計規(guī)范》，初期支護噴射混凝土材料采用C20 級混凝土，支護參數(shù)取值如下表：</p><p>　　表5-1 初期支護參數(shù)表</p><p>　　其他參數(shù)、錨桿布置見襯砌斷面圖。</p><p><b>　　3.2二次襯砌</b></p><p>　　二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，利用荷載結構法進行襯砌內力計算

18、和驗算。 </p><p>　　二次襯砌厚度設置如下表：</p><p>　　表5-2 二次襯砌參數(shù)表</p><p>　　3.3 圍巖壓力計算</p><p>　　3.3.1 計算斷面參數(shù)確定</p><p>　　隧道高度 h=內輪廓線高度+襯砌厚度+預留變形量 </p><p>　　

19、隧道跨度 b=內輪廓線寬度+襯砌厚度+預留變形量 </p><p>　　各圍巖級別計算斷面參數(shù)如下表：</p><p>　　表5-3 計算斷面參數(shù) （單位：m）</p><p>　　3.3.2 深、淺埋判別 淺埋隧道分界深度的確定</p><p>　　隧道進、出口段埋深較淺，需按淺埋隧道進行設計。</p>

20、<p>　　坍落拱高度按下式計算： </p><p>　?、跫墖鷰r，s=5；B>5，i=0.1。</p><p>　　3.3.3 圍巖壓力計算</p><p>　　以Ⅳ級圍巖為例，取埋深為40m的斷面計算</p><p>　　由式坍落拱高度 h=0.45×2s-1×[1+i(B?5)]，由式垂直壓力 q

21、=γh ，</p><p>　　查表可知Ⅳ級圍巖水平均布壓力e為0.2q（注：H∕B均小于1.7）。</p><p>　　由于所取埋深大于39.963m，為深埋隧道，故其圍巖壓力計算為: </p><p>　　3.4 襯砌內力計算</p><p>　　襯砌內力計算的原理采用荷載結構法。</p><p>　　我的課程

22、設計中所取斷面為Ⅳ級圍巖埋深為40m（深埋）處，隧道正常斷面內輪廓圖為：</p><p>　　經過計算（軟件計算）各節(jié)點處計算軸力，剪力,彎矩,位移為下表：</p><p><b>　　其剪力圖為：</b></p><p><b>　　其軸力圖為：</b></p><p><b>　　其

23、彎矩圖為：</b></p><p><b>　　其位移圖為：</b></p><p>　　經過分析（軟件分析）各節(jié)點處配筋率和受拉鋼筋截面積為下表：</p><p><b>　　其配筋率圖為：</b></p><p>　　綜述此隧道的設計參數(shù)及計算結果為：</p><

24、p><b>　　1.隧道建筑限界</b></p><p>　　公路分類：汽車專用公路</p><p><b>　　公路等級：高速公路</b></p><p><b>　　地形特征：山嶺</b></p><p>　　是否設檢修道或人行道：設檢修道或不設人行道</p&g

25、t;<p>　　行車道寬度W(m)： 11.250</p><p>　　路緣帶寬度S(m)： 0.750</p><p>　　側向余寬C(m)： 0.000</p><p>　　人行道寬度R(m)： 0.000</p><p>　　檢修道寬度J(m)： 0.750</p>&l

26、t;p>　　隧道建筑限界凈寬(m)： 14.000</p><p>　　隧道襯砌類型：三心圓曲墻拱隧道襯砌</p><p>　　是否設置仰拱：設置仰拱</p><p>　　襯砌橫斷面厚度是否等厚：等厚</p><p>　　地面到拱頂?shù)木嚯x(埋深：m)： 40.000</p><p><b>

27、　　2.材料參數(shù)</b></p><p><b>　　圍巖類別：Ⅱ類圍巖</b></p><p>　　壓縮狀態(tài)地層法向彈性抗力系數(shù)：150000.000</p><p>　　壓縮狀態(tài)地層切向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p><p>　　拉伸狀態(tài)地層法向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p&

28、gt;<p>　　拉伸狀態(tài)地層切向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p><p><b>　　混凝土參數(shù)：</b></p><p>　　混凝土標號彈性模量E(kN/m2，Mpa)慣性模量I(m4/m)截面積A(m2/m) 25號混凝土 28500000.000 0.010 0.500<

29、/p><p><b>　　3.分布荷載</b></p><p><b>　　分布荷載類型：常數(shù)</b></p><p>　　py1 = 251.934kN/m</p><p>　　py2 = 0.000kN/m</p><p>　　py3 = 0.000k

30、N/m</p><p>　　py4 = 0.000kN/m</p><p>　　px1 = 100.774kN/m</p><p>　　px2 = 0.000kN/m</p><p>　　px3 = 0.000kN/m</p><p>　　px4 = 0.000kN/m<

31、;/p><p><b>　　4.有限元控制參數(shù)</b></p><p>　　地層彈簧作用模式：全周彈簧作用模式</p><p><b>　　增量加載總數(shù)：1</b></p><p>　　增量輸入控制參數(shù)：0</p><p>　　迭代控制參數(shù)：無迭代運算</p>&l

32、t;p><b>　　5.襯砌尺寸</b></p><p>　　邊墻高度(m)： 4.000</p><p>　　拱頂襯砌厚度(m)： 0.600</p><p>　　圓弧r1的圓心角的一半(°)： 35.000</p><p>　　圓心r1，r2的之間的距離(m)： 1.10

33、0</p><p>　　仰拱高度(m)： 1.000</p><p>　　邊墻拱與仰拱的過渡圓弧半徑(m)： 1.000</p><p>　　第 4 章 隧道通風照明設計</p><p>　　4.2 隧道照明設計 </p><p>　　隧道照明是消除隧道內駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道

34、照明不分晝夜，電光照明費用較高，因此，必須科學地設計隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經濟合理。 </p><p>　　此隧道大致為東西走向，進、出口處地形緩和，植被條件良好，且隧道所在地空氣濕潤，因此洞外光線不是很強烈，對洞內照明設計有利。本隧道左、右行道照明分別設置洞外和洞內照明，洞外照明為接近段，洞內照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計算以照明燈具的資料為基礎數(shù)據(jù)，并考

35、慮了隧道內采用水泥混凝土地面和邊墻采用象牙色淡黃色油漆為計算條件在照明設計中，車速與洞外亮度是兩個主要的基準值，本隧道設計車速為 100 km/h ，洞外亮度參照規(guī)范取值為 4500cd/m2。在洞口土建完成時，應采用黑度法進行洞外亮度實測。實測值與設計值的誤差。如超出±25%，應調整照明系統(tǒng)的設計。洞外亮度等級對隧道造價和營運有很大的影響，又由于本隧道的所處位置走向近于東西向，地表植被條件良好，洞外光線不是太強烈，因此無需建

36、造其他減光建筑，僅采取綠化措施降低洞外亮度：(1) 從接近段起點起，在路基兩側種植常青樹，(2) 恢復由于道路建設所損失的綠化。</p><p>　　接近段長度取洞外一個照明停車視距 DS，對于縱坡為 1.2%，設計時速為 100km/h ，取DS=154m 。因此接近段長度取 154m, 接近段位于隧道洞外，其亮度來自洞外的自然條件，無需人工照明。</p><p><b>

37、　?。?） 入口段</b></p><p>　　入口段的照明亮度Lth計算： </p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入得出：</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入式子得：</b></p><p><b>　　照明計算</b></p><

38、;p><b>　　中間段照明計算：</b></p><p><b>　　中間段照明計算表</b></p><p>　　（2） 路面亮度計算：</p><p>　　根據(jù)《公路隧道通風照明設計規(guī)范》可知，對于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之間的關系可按下式計算：</p><p>　　本設計取換算

39、系數(shù)為 11 ，則有代入式子得：</p><p><b>　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p><b>　　入口段照明計算</b></p><p>　　本段照明有基本照明和加強照明組成，基本照明的照度和亮度與中間段相同，加強段照明計算見表：</p><p><b>　　入口段照明計算

40、表</b></p><p><b>　　過渡段照明計算：</b></p><p>　?。?）TR1 段照明計算： </p><p>　　與入口段照明計算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強段照明計算資料見表：</p><p>　　過渡段TR1照明計算表</p><p><b&g

41、t;　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p>　　(2) TR2 段照明計算： </p><p>　　與入口段照明計算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強段照明計算資料見表:</p><p><b>　　出口段照明計算</b></p><p>　　與入口段照明計算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強段