隧洞斷面比選及襯砌結構設計計算書

1、PAGE 隧洞斷面比選及襯砌結構設計計算書基本資料1）隧洞水力參數(shù)項 目目單位符號數(shù)值備注設計流量m3/s7.3900加大流量m3/s8.7133隧洞長度m397設計縱坡i0.0011糙率n0.0144進口漸變段段首端渠渠底高程程m1177.9144進口漸變段段水頭損損失系數(shù)數(shù)0.2出口漸變段段水頭損損失系數(shù)數(shù)0.52）上、下下渠道水力力參數(shù)項 目目單位符號數(shù)值備注設計流量m3/s7.3900加大流量m3/s8.7133底寬m2.1高度m2.8邊坡系數(shù)0.3設計水深m2.0199加大水深m2.23773）地質(zhì)參參數(shù)序號項目建議物理力力學指標標參數(shù)值值類圍巖類圍巖類圍巖1巖石容重（kN/m3）2

2、424242圍巖堅固系系數(shù)f4-52-30-13單位彈性抗抗力系數(shù)數(shù)Ko（MPaa/cmm）930.54外水壓力折折減系數(shù)數(shù)0.450.550.854）襯砌材材料參數(shù)數(shù)項 目目符號單位數(shù)值備注砼軸心抗壓壓設計強強度fcN/mm2211.9C25彈性模量EcN/mm22280000鋼筋抗拉（抗抗壓）設設計強度度fy/ ffyN/mm22300HRB4000最小配筋率率min%0.15鋼筋砼容重重kN/m33255）結構計計算參數(shù)數(shù)項 目目符號單位數(shù)值備注建筑物等級級級4安全系數(shù)K1.15/1.00荷載基本組組合/偶然組組合最大裂縫寬寬度限值值wminmm0.25三類環(huán)境類類別隧洞斷面比比選1、長

3、短洞洞判別當?shù)装鍨榫従徠露呞呌谄狡缕?，長短短洞的界界限長度度為L=（512）H式中 H上游水水深 L=（512）H=（512）2.2377=11.226.8m本隧洞長度度L=3397m226.88，因此此本隧洞洞長洞，洞洞身斷面面尺寸可可按明渠渠均勻流流公式試試算：洞身斷面尺尺寸擬定定按底寬寬分別為為2.00m、2.11m、2.22m、2.33m及2.44m進行行比較計計算，計計算成果果如下表表：高坡隧洞城城門洞型型斷面尺尺寸比較較統(tǒng)計表表工況底寬B（mm）水深（m）頂拱角度（）洞身凈高HH（m）糙率n縱坡i過流量（mm3/s）水面以上凈凈高（m）水面以上凈凈空面積積A1(m2)洞身面積AA

4、(m22)H/BA1/A（%）備注設計2.002.11771202.93880.01441/100007.38990.82111.30775.54111.469923.599%15%加大2.49998.71330.43990.555510.022%10%設計2.101.99991202.79220.01441/100007.39330.79331.29665.49331.330023.599%15%加大2.29888.71330.42880.5510.011%10%設計2.201.89441202.66660.01441/100007.39110.77221.29225.45991.21222

5、3.677%15%加大2.24778.71330.41990.547710.022%10%設計2.301.80221202.54440.01441/100007.39550.74221.26225.40771.106623.355%15%加大2.08888.71330.45660.633311.711%10%設計2.401.71991202.44330.01441/100007.39330.72441.25445.37990.996623.311%15%加大2.00228.71550.44110.618811.488%10%隧洞進出口口接上、下下游渠道道，渠底底寬2.11m，根據(jù)以以上比較較結

6、果，隨隨著底寬寬B加大，洞洞身面積積減?。p小幅幅度介于于0.0020.005m2），但隧洞進進出口連連接段變變化幅度度較大，水流銜銜接不平平順，水水頭損失失較大，綜合考考慮以上上兩方面面因素，本本隧洞洞洞身斷面面尺寸推推薦底寬寬B=22.1mm，H=22.7992m。三隧洞結結構計算算1、計算程程序與方方法隧洞襯砌結結構按新新奧法理理論進行行設計，襯襯砌型式式采用鋼鋼筋混凝凝土襯砌砌。隧洞洞襯砌采采用結構構力學方方法計算算。隧洞洞結構計計算軟件件采用理理正計算算通用程程序。結結構計算算簡圖如如下。2、計算工工況及荷荷載組合合依據(jù)水工工隧洞設設計規(guī)范范（SL2279-20002）6.2條規(guī)定，

7、本本輸水隧隧洞結構構設計應應考慮以以下三種種工況及及最不利利荷載組組合：（1）正常常工況：正常運行行期最不不利荷載載組合（基基本組合合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+內(nèi)水壓力力+外水壓壓力；（2）特殊殊工況1：檢修修期最不不利荷載載組合（基基本組合合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+外水壓力力；（3）特殊殊工況1：施工期最最不利荷荷載組合合（基本本組合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+外水壓壓力+灌漿壓壓力；表4-1 城門洞洞型典型型斷面計計算參數(shù)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BB（m）2

8、.902.90開挖高度HH（m）3.613.61洞內(nèi)設計水水深（m）1.99991.9999彈性抗力（MPaa/cmm）30.5根據(jù)地質(zhì)提提供參數(shù)數(shù)灌漿壓力（MPa）0.30.32003300kkPa襯砌容重（kN/m3）2525C25鋼筋筋砼3、荷載計計算1）圍巖壓壓力依據(jù)水工工隧洞設設計規(guī)范范（SL2279-20002）6.22.4條條規(guī)定，本本隧洞類圍巖巖壓力按按規(guī)范6.22.4條規(guī)定定的公式式計算。垂直方向 水平方向 式中 qv 垂直均均布圍巖巖壓力，kN/m2qh 水水平均布布圍巖壓壓力，kN/m2r 圍圍巖容重重，kN/m3B 隧洞洞開挖寬寬度，mH 隧洞洞開挖高高度，m（1）類類

9、圍巖在在自穩(wěn)的的條件下下并采取取有效的的支護時時，圍巖巖壓力計計算如下下：垂直方向 水平方向 （2）類類圍巖自自穩(wěn)能力力較差，采采用有效效的支護護后能自自穩(wěn)，圍圍巖壓力力計算如如下：垂直方向 水平方向 2）彈性抗抗力巖石的彈性性抗力由由理正程序序通過彈彈性抗力力系數(shù)值值自行計計算，本本計算只只考慮彈彈性抗力力系數(shù)的的計算。巖石的彈性性抗力系系數(shù)k按下式式計算：式中 k巖石彈彈性抗力力系數(shù)，kN/m3；k0單位位巖石彈彈性抗力力系數(shù)，MPaa/cmm；r隧洞的的開挖半半徑，非非圓形隧隧洞，rr=B/2，cm；類圍巖：類圍巖：3）灌漿壓壓力依據(jù)水工隧隧洞設計計規(guī)范（SL2279-20002）9.1

10、1.2條條，、類圍巖段段（鋼筋筋混凝土土襯砌）回填灌灌漿壓力力值為0.3MPaa，并沿沿洞軸線線方向（單單位長度度）等效效為洞頂頂拱均布布荷載。頂拱半徑rr=1.2122m頂拱面積折減后灌漿漿壓力為為0.33/2.54=0.1118MMPa4）外水壓壓力本隧洞全段段均處在在地下水水位之上上，無須須考慮外外水壓力力。5）不同工工況荷載載計算成成果表4-2 不同工工況荷載載計算成成果表圍巖類型及及計算工工況垂直山巖壓壓力qv（kN/m2）水平山巖壓壓力qh（kN/m2）內(nèi)水壓力（kN/m2）回填灌漿壓壓力（kN/m2）彈性抗力系系數(shù)（MN/m3）類運行期13.9224.3319.999207施工期

11、13.9224.33118207檢修期13.9224.33207類運行期20.8888.6619.99934.5施工期20.8888.6611834.5檢修期20.8888.6634.54、結構計計算受力力圖、類圍圍巖結構構計算受受力圖5、內(nèi)力計計算及配配筋計算算采用理正巖巖土軟件件計算成成果如下下：表4-3 類圍巖巖結構計計算成果果表計算工況軸向力kN彎矩kN.m單側縱筋最大面積(mm2)實際配筋實配面積mm2運行期-55.88923.844470C1622001005檢修期-55.88921.533470施工期-112.259957.777977表4-4類圍巖結結構計算算成果表表計算工況軸

12、向力kN彎矩kN.m單側縱筋最大面積(mm2)實際配筋實配面積mm2運行期-94.0063-49.5553832.22C1622001005檢修期-94.0063-44.6676882.33施工期-200.8965.28851003.7結論：本隧洞類類圍巖段段采用雙雙層配筋筋，內(nèi)外外側均采采用C162000，實配面面積10005mmm2，大于于計算面面積9777m2，10005-9977/9777=2.86%55%，滿足規(guī)規(guī)范要求求；分布筋筋采用CC122000，實配配面積5655mm22，滿足足規(guī)范要要求；配配筋率最最大裂縫縫寬度00.111mmwminn=0.25mmm，滿滿足規(guī)范范要求。本隧洞V