《隧道洞门结构设计实例》1900字.docx
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隧道洞门结构设计实例
隧道洞口形式的确定
根据洞口所处位置的地形地质条件，关岭隧道进口处隧道轴线与坡面正交，是较为理想的一种情况，采用坡面正交型；出口处结合山脊走向，采用山脊突出部进入型。
隧道洞门的结构设计
隧道洞门形式的确定
结合地勘报告，综合地形、视觉、照明、隧道营运及结构与环保方面综合考虑，关岭隧道的进出口洞门采用端墙式洞门。
构造要求
根据《公路隧道设计规范》要求，结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定进口洞门翼墙的高度H=13.09m，其中，基底埋入地基的深度为2.18m，洞门翼墙与仰坡之间的水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度为1.37m，洞门翼墙与仰坡间的水沟深度为0.6m，洞门墙顶高出仰坡坡脚为1.73m，洞口仰坡坡脚至洞口门墙背的水平距离为4.06m，墙厚为1.6m，设计仰坡为1:0.3。
洞门设计
根据《公路隧道设计规范》，洞门结构、形式设计需要满足一定的要求。洞门构造图如图所示
【端墙式洞门立面图】
【端墙式洞门侧视图】
隧道洞门的稳定性验算
采用端墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算墙身截面强度、偏心距，并验算基底应力、基底偏心距以及绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。具体要求参考《公路隧道涉及规范》（JTG3370.1-2018）。
洞门土压力计算
根据规范洞门土压力计算如图所示
【图片】
最危险滑裂面与垂直面之间的夹角ω按式（3-1）计算
tanω=tan
式中：φ——围岩计算摩擦角，φ=75°
ε——洞门后仰坡坡脚，ε=73.51
α——洞门墙角倾角，α=5.71°
带入数值可得：
tanω=
故ω=73.51°
根据规范，土压力按式（3-2）、（3-3）、（3-4）计算。
E=12
其中：
λ=(tan
?
式中：E——土压力（kN）；
γ——地层重度（kN/m3
λ——侧压力系数；
ω——墙背土体破裂角（°）,取ω=12.47°
b——洞门墙计算条带宽度（m），取b=1.0m；
ξ——土压力计算模式不确定性系数，可去ξ=0.6
H——墙体高度，H=13.09m；
把数据代入各式，得：
λ=
=
=0.014
?
?
洞门土压力E：
E=
E
E
式中：δ——墙背的摩擦角，δ=50°
抗倾覆验算
洞门挡土墙在荷载作用下绕o点产生倾覆时应满足式（3-5）：
K0
墙身纵断面面积:
S=20.059
墙身重量G：
G=
Ex
Z
Ey
Z
G对墙趾的力臂：
Z
∑
∑
带入上式得：
K
故抗倾覆稳定性满足要求。
抗滑动验算
对应倾斜基底，按式（3-6）验算滑动稳定性：
Kc
代入上述数据得：
K
故抗滑稳定性满足要求。
基底合理偏心距
基地合理偏心距。
对于倾斜基底：
设作用于基底的合力法向分力为∑N，其对墙趾的力臂为c，合力偏心距为e
e
其中：
c
∑N=∑Ntanθ+∑E
代入计算得：
∑N=∑Ntanθ+∑
c=
e=
可知，合力在中线的左侧。
|e|=0.426
|e|=0.4260.33B=0.7128m
满足洞门墙基底合理偏心距的要求。
基底控制应力。
对于倾斜基底：
|e|
σ
σ
计算结果满足要求。
墙身截面偏心距及强度验算
墙身截面偏心距验算
可按式（3-10）验算。
eb
式中：M——计算截面上各力对截面形心矩的代数和；
N——作用于计算截面之上的垂直作用力的和。
其中：
M=
N=G+
将数据代入式（3-10），可得：
e
满足计算要求。
计算墙身截面应力。
可按式（3-11）计算。
σ=N
式中：A——洞门截面的面积；
W——洞门的截面抵抗矩。
将数值代入，可得：
σ
墙身C30混凝土容许压应力为[σ]=11.2MPa。
故计算结果满足要求。
结论
通过以上计算，洞口端墙结构各验算项目均满足要求，所涉及的洞门尺寸合理。