郭家沱南北向路網(wǎng)道路工程設(shè)計(jì)-佳慶路道路工程（隧道段） 隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)

郭家沱南北向路網(wǎng)道路工程設(shè)計(jì)-佳慶路道路工程（隧道段）隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1概述 )式中：、——內(nèi)、外側(cè)常時(shí)側(cè)壓力系數(shù)；計(jì)算參數(shù)與計(jì)算荷載參數(shù)取值對(duì)于荷載結(jié)構(gòu)法，模型計(jì)算參數(shù)主要為巖土體重度、巖土體彈性抗力系數(shù)、計(jì)算摩擦角、滑面摩擦角。參照地勘報(bào)告，上述計(jì)算參數(shù)取值如下：γ=20kN/m3；彈性抗力系數(shù)k=150MPa/m；計(jì)算摩擦角φc=35°；滑面摩擦角θ=0.4φc。結(jié)構(gòu)荷載作用于襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載主要由兩部分組成，即巖土體荷載路面附加荷載，計(jì)算過(guò)程中，路面附加荷載以附加1m土體的方式進(jìn)行綜合考量。依照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范第一冊(cè)土建工程》（JTGD70-2018）計(jì)算可得，不同明挖襯砌結(jié)構(gòu)最大荷載如下。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11不同覆土高度隧道荷載取值表（kN/m）序號(hào)襯砌類(lèi)型土高/m計(jì)算荷高/mqqze1e2e1’e2’1SMa型561207637.898.837.861.72SMb型1011220.07669.2130.369.293.13SMc型1516297.076100.7161.7100.7124.64SMd型2021380.576132.2193.2132.2156.1圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s11連拱隧道荷載分布示意圖結(jié)構(gòu)承載安全驗(yàn)算SMa型襯砌斷面型式SMa型襯砌結(jié)構(gòu)適用于明洞洞頂回填覆土厚度小于5m，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s11襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖計(jì)算模型荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算過(guò)程中，地層松動(dòng)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的不利作用以荷載形式表達(dá)，襯砌變形受地層約束效應(yīng)以彈性地基梁表示，襯砌結(jié)構(gòu)自身通過(guò)梁?jiǎn)卧M，為表征填充混凝土作用，分別取連拱計(jì)算模型，半截面計(jì)算模擬進(jìn)行驗(yàn)算分析。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s12全截面計(jì)算模型圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s13半截面計(jì)算模型結(jié)構(gòu)驗(yàn)算(1)全截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s14軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s15彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s11結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂60050C22@200144.0-575.611.71滿(mǎn)足拱肩60050C22@200-138.3-775.112.79滿(mǎn)足邊墻75050C22@200-292.7-1142.59.31滿(mǎn)足仰拱60050C22@200138.3-1041.810.69滿(mǎn)足(2)半截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)半截面計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s16軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s17彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s12結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂60050C22@200142.6-587.612.02滿(mǎn)足拱肩60050C22@200-143.7-799.112.37滿(mǎn)足邊墻75050C22@200-405.6-1229.35.87滿(mǎn)足仰拱60050C22@200188.3-1060.59.37滿(mǎn)足SMb型襯砌斷面型式SMb型襯砌結(jié)構(gòu)適用于明洞洞頂回填覆土厚度小于10m，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s18襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖計(jì)算模型與SMa型相同，調(diào)整梁截面參數(shù)取值以反映SMb型襯砌厚度。計(jì)算結(jié)果(1)全截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s19軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s110彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s13結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂70050C25@150297.5-953.48.70滿(mǎn)足拱肩70050C25@150-266.0-1348.09.22滿(mǎn)足邊墻85050C25@150-557.2-1824.46.91滿(mǎn)足仰拱70050C25@150287.5-1621.88.00滿(mǎn)足(2)半截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)半截面計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s111軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s112彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s14結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂70050C25@150235.7-978.911.60滿(mǎn)足拱肩70050C25@150-235.5-1342.29.70滿(mǎn)足邊墻85050C25@150-616.9-1946.26.20滿(mǎn)足仰拱70050C25@150284.7-1685.07.84滿(mǎn)足SMc型襯砌斷面型式SMc型襯砌結(jié)構(gòu)適用于明洞洞頂回填覆土厚度小于15m，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s113襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖計(jì)算模型與SMa型相同，調(diào)整梁截面參數(shù)取值以反映SMc型襯砌厚度。計(jì)算結(jié)果(1)全截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s114軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s115彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s15驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂80050C28@125542.5-1149.16.280.11拱肩80050C28@125-467.5-1770.17.87滿(mǎn)足邊墻95050C28@125-1057.3-2342.23.31滿(mǎn)足仰拱80050C28@125673.0-1982.15.77滿(mǎn)足(2)半截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)半截面計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s116軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s117彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s16結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂80050C28@125446.8-1223.28.56滿(mǎn)足拱肩80050C28@125-403.9-1805.98.28滿(mǎn)足邊墻95050C28@125-1077.2-2507.64.72滿(mǎn)足仰拱80050C28@125573.5-2101.86.54滿(mǎn)足SMd型襯砌斷面型式SMd型襯砌結(jié)構(gòu)適用于明洞洞頂回填覆土厚度小于20m，襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s118襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖計(jì)算模型與SMa型相同，調(diào)整梁截面參數(shù)取值以反映SMd型襯砌厚度。計(jì)算結(jié)果(1)全截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s119軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s120彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s17結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表（標(biāo)準(zhǔn)組合）截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂90050C28@100676.3-1445.27.300.08拱肩90050C28@100-580.0-2215.57.65滿(mǎn)足邊墻90050C28@100-1282.9-2883.25.21滿(mǎn)足仰拱90050C28@100832.5-2447.76.18滿(mǎn)足(2)半截面驗(yàn)算襯砌結(jié)構(gòu)半截面計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s121軸力分布圖圖STYLEREF1\s6SEQ圖\*ARABIC\s122彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于2.4的控制標(biāo)準(zhǔn)，裂縫寬度均小于2.0的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s6SEQ表\*ARABIC\s18結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）拱頂90050C28@100658.6-1487.07.63滿(mǎn)足拱肩90050C28@100-591.5-2299.27.43滿(mǎn)足邊墻105050C28@100-1490.3-3075.24.40滿(mǎn)足仰拱90050C28@100906.7-2520.95.72滿(mǎn)足本章小節(jié)通過(guò)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，在計(jì)算假設(shè)下，采用隧道明洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)能滿(mǎn)足承載力與耐久性要求。地震條件結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算SMa型襯砌地震作用下，襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s11軸力分布圖圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s12彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于1.6的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s11結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）左洞拱頂60050C22@200153.2-465.98.61\左洞右側(cè)拱肩60050C22@200-169.1-792.610.64\右洞左邊墻75050C22@200-399.6-1082.35.32\右洞仰拱60050C22@200158.0-979.510.56\SMb型襯砌地震作用下，襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s13軸力分布圖圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s14彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于1.6的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s12結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m）左洞拱頂70050C25@150384.8-774.84.60\左洞右側(cè)拱肩70050C25@150-452.7-1471.55.75\右洞左邊墻85050C25@150-805.8-1948.54.20\右洞仰拱70050C25@150450.7-1694.06.02\SMc型襯砌地震作用下，襯砌結(jié)構(gòu)連拱計(jì)算模型計(jì)算得出軸力、彎矩分布如下。圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s15軸力分布圖圖STYLEREF1\s7SEQ圖\*ARABIC\s16彎矩分布圖提取襯砌結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位軸力、彎矩進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載安全與耐久性驗(yàn)算，得出安全系數(shù)與裂縫寬度如下表所示，由表可知，安全系數(shù)均大于1.6的控制標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足規(guī)范要求。表STYLEREF1\s7SEQ表\*ARABIC\s13結(jié)構(gòu)驗(yàn)算表截面位置厚度（mm）驗(yàn)算參數(shù)（mm）內(nèi)力安全系數(shù)裂縫寬度保護(hù)層厚度鋼筋布置彎矩（kN?m/m）軸力（kN/m