隧洞斷面比選及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、PAGE 隧洞斷面比選及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書基本資料1）隧洞水力參數(shù)項(xiàng) 目單位符號數(shù)值備注設(shè)計(jì)流量m3/s7.390加大流量m3/s8.713隧洞長度m397設(shè)計(jì)縱坡i0.001糙率n0.014進(jìn)口漸變段首端渠底高程m1177.914進(jìn)口漸變段水頭損失系數(shù)0.2出口漸變段水頭損失系數(shù)0.52）上、下渠道水力參數(shù)項(xiàng) 目單位符號數(shù)值備注設(shè)計(jì)流量m3/s7.390加大流量m3/s8.713底寬m2.1高度m2.8邊坡系數(shù)0.3設(shè)計(jì)水深m2.019加大水深m2.2373）地質(zhì)參數(shù)序號項(xiàng)目建議物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)值類圍巖類圍巖類圍巖1巖石容重（kN/m3）2424242圍巖堅(jiān)固系數(shù)f4-52-30-13單位彈

2、性抗力系數(shù)Ko（MPa/cm）930.54外水壓力折減系數(shù)0.450.550.854）襯砌材料參數(shù)項(xiàng) 目符號單位數(shù)值備注砼軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度fcN/mm211.9C25彈性模量EcN/mm228000鋼筋抗拉（抗壓）設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy/ fyN/mm2300HRB400最小配筋率min%0.15鋼筋砼容重kN/m3255）結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)項(xiàng) 目符號單位數(shù)值備注建筑物等級級4安全系數(shù)K1.15/1.0荷載基本組合/偶然組合最大裂縫寬度限值wminmm0.25三類環(huán)境類別隧洞斷面比選1、長短洞判別當(dāng)?shù)装鍨榫徠露呌谄狡?，長短洞的界限長度為L=（512）H式中 H上游水深 L=（512）H=（512）2.237

3、=11.226.8m本隧洞長度L=397m26.8，因此本隧洞長洞，洞身斷面尺寸可按明渠均勻流公式試算：洞身斷面尺寸擬定按底寬分別為2.0m、2.1m、2.2m、2.3m及2.4m進(jìn)行比較計(jì)算，計(jì)算成果如下表：高坡隧洞城門洞型斷面尺寸比較統(tǒng)計(jì)表工況底寬B（m）水深（m）頂拱角度（）洞身凈高H（m）糙率n縱坡i過流量（m3/s）水面以上凈高（m）水面以上凈空面積A1(m2)洞身面積A(m2)H/BA1/A（%）備注設(shè)計(jì)2.002.1171202.9380.0141/10007.3890.8211.3075.5411.46923.59%15%加大2.4998.7130.4390.55510.02%

4、10%設(shè)計(jì)2.101.9991202.7920.0141/10007.3930.7931.2965.4931.33023.59%15%加大2.2988.7130.4280.5510.01%10%設(shè)計(jì)2.201.8941202.6660.0141/10007.3910.7721.2925.4591.21223.67%15%加大2.2478.7130.4190.54710.02%10%設(shè)計(jì)2.301.8021202.5440.0141/10007.3950.7421.2625.4071.10623.35%15%加大2.0888.7130.4560.63311.71%10%設(shè)計(jì)2.401.71912

5、02.4430.0141/10007.3930.7241.2545.3790.99623.31%15%加大2.0028.7150.4410.61811.48%10%隧洞進(jìn)出口接上、下游渠道，渠底寬2.1m，根據(jù)以上比較結(jié)果，隨著底寬B加大，洞身面積減?。p小幅度介于0.020.05m2），但隧洞進(jìn)出口連接段變化幅度較大，水流銜接不平順，水頭損失較大，綜合考慮以上兩方面因素，本隧洞洞身斷面尺寸推薦底寬B=2.1m，H=2.792m。三隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算1、計(jì)算程序與方法隧洞襯砌結(jié)構(gòu)按新奧法理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，襯砌型式采用鋼筋混凝土襯砌。隧洞襯砌采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。隧洞結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件采用理正計(jì)算通用程序。結(jié)構(gòu)

6、計(jì)算簡圖如下。2、計(jì)算工況及荷載組合依據(jù)水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范（SL279-2002）6.2條規(guī)定，本輸水隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下三種工況及最不利荷載組合：（1）正常工況：正常運(yùn)行期最不利荷載組合（基本組合）山巖壓力+襯砌自重+圍巖彈性抗力+內(nèi)水壓力+外水壓力；（2）特殊工況1：檢修期最不利荷載組合（基本組合）山巖壓力+襯砌自重+圍巖彈性抗力+外水壓力；（3）特殊工況1：施工期最不利荷載組合（基本組合）山巖壓力+襯砌自重+圍巖彈性抗力+外水壓力+灌漿壓力；表4-1 城門洞型典型斷面計(jì)算參數(shù)表圍巖類別類類備注襯砌厚度（m）0.30.3噴砼厚度（m）0.10.1巖石重度（kN/m3）2424開挖寬度B（m

7、）2.902.90開挖高度H（m）3.613.61洞內(nèi)設(shè)計(jì)水深（m）1.9991.999彈性抗力（MPa/cm）30.5根據(jù)地質(zhì)提供參數(shù)灌漿壓力（MPa）0.30.3200300kPa襯砌容重（kN/m3）2525C25鋼筋砼3、荷載計(jì)算1）圍巖壓力依據(jù)水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范（SL279-2002）6.2.4條規(guī)定，本隧洞類圍巖壓力按規(guī)范6.2.4條規(guī)定的公式計(jì)算。垂直方向 水平方向 式中 qv 垂直均布圍巖壓力，kN/m2 qh 水平均布圍巖壓力，kN/m2r 圍巖容重，kN/m3B 隧洞開挖寬度，mH 隧洞開挖高度，m（1）類圍巖在自穩(wěn)的條件下并采取有效的支護(hù)時，圍巖壓力計(jì)算如下：垂直方向 水平

8、方向 （2）類圍巖自穩(wěn)能力較差，采用有效的支護(hù)后能自穩(wěn)，圍巖壓力計(jì)算如下：垂直方向 水平方向 2）彈性抗力巖石的彈性抗力由理正程序通過彈性抗力系數(shù)值自行計(jì)算，本計(jì)算只考慮彈性抗力系數(shù)的計(jì)算。巖石的彈性抗力系數(shù)k按下式計(jì)算：式中 k巖石彈性抗力系數(shù)，kN/m3； k0單位巖石彈性抗力系數(shù)，MPa/cm；r隧洞的開挖半徑，非圓形隧洞，r=B/2，cm；類圍巖：類圍巖：3）灌漿壓力依據(jù)水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范（SL279-2002）9.1.2條，、類圍巖段（鋼筋混凝土襯砌）回填灌漿壓力值為0.3MPa，并沿洞軸線方向（單位長度）等效為洞頂拱均布荷載。頂拱半徑r=1.212m頂拱面積折減后灌漿壓力為0.3/2

9、.54=0.118MPa4）外水壓力本隧洞全段均處在地下水位之上，無須考慮外水壓力。5）不同工況荷載計(jì)算成果表4 -2 不同工況荷載計(jì)算成果表圍巖類型及計(jì)算工況垂直山巖壓力qv（kN/m2）水平山巖壓力qh（kN/m2）內(nèi)水壓力（kN/m2）回填灌漿壓力（kN/m2）彈性抗力系數(shù)（MN/m3）類運(yùn)行期13.924.3319.99207施工期13.924.33118207檢修期13.924.33207類運(yùn)行期20.888.6619.9934.5施工期20.888.6611834.5檢修期20.888.6634.54、結(jié)構(gòu)計(jì)算受力圖、類圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算受力圖5、內(nèi)力計(jì)算及配筋計(jì)算采用理正巖土軟件計(jì)算成

10、果如下：表4-3 類圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表計(jì)算工況軸向力kN彎矩kN.m單側(cè)縱筋最大面積(mm2)實(shí)際配筋實(shí)配面積mm2運(yùn)行期-55.8923.84470C162001005檢修期-55.8921.53470施工期-112.25957.77977表4-4 類圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算成果表計(jì)算工況軸向力kN彎矩kN.m單側(cè)縱筋最大面積(mm2)實(shí)際配筋實(shí)配面積mm2運(yùn)行期-94.063-49.553832.2C162001005檢修期-94.063-44.676882.3施工期-200.8965.2851003.7結(jié)論：本隧洞類圍巖段采用雙層配筋，內(nèi)外側(cè)均采用C16200，實(shí)配面積1005mm2，大于計(jì)算面積977m2，1005-977/977=2.86%5%，滿足規(guī)范要求；分布筋采用C12200，實(shí)配面積565mm2，滿足規(guī)范要求；配筋率最大裂縫寬度0.11mmwmin=0.25mm