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毕业设计之隧道衬砌
翠峰山隧道衬砌设计5.1概述隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型:喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。规范规定,高速公路的隧道应采用复合式衬砌。隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等,并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性,保证隧道长期安全使用。表5.1隧道复合式衬砌支护参数表围岩级别喷射混凝土厚度(cm)锚杆(m)钢筋网钢拱架拱墙仰拱位置长度间距杆体材料Ⅲ15—拱、墙3.51.020MnSi钢筋拱、墙@25x25—Ⅳ15—拱、墙3.51.020MnSi钢筋拱、墙@25×25—表5.2 二次衬砌参数表围岩级别拱墙混凝土(cm )仰拱混凝土(cm )砼级别钢筋种类钢筋直径(mm)钢筋面积()Ⅲ5555C25HRB335282463Ⅳ5555C25HRB335282463注:钢筋面积为纵向每m 断面的钢筋面积。表5.3 断面计算参数(单位:m)围岩级别隧道高度H隧道宽度B备注Ⅲ7.85612.4正常断面Ⅳ7.85612.4正常断面注:1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量; 2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。5.2深埋衬砌内力计算5.2.1深、浅埋的判断隧道进、出口段埋深较浅,需按浅埋隧道进行设计。由明洞计算可知:(5.1)式中:—围岩的级别,取=4;—隧道宽度—以=5.0m的垂直均布压力增减率,因=11.8m5m,所以=0.1。带入数据得:对于Ⅳ级围岩: 深埋:浅埋:超浅埋:5.2.2围岩压力计算基本参数:围岩为Ⅳ级,容重,围岩的弹性抗力系数,衬砌材料为C25钢筋混凝土,弹性模量。 1、围岩垂直均布压力 根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)的有关计算公式及已知的围岩参数,代入公式:(5.2)式中: S—围岩的级别,取S=4;γ—围岩容重,根据基本参数γ=23 KN/m3;ω—宽度影响系数,由式ω=1+i(B-5)=1.76计算; B—隧道宽度,B=2(5.7+0.5+0.5)=12.4m; i—以B=5.0m的垂直均布压力增减率。因B=12.6m5m,所以i=0.1。所以围岩竖向荷载:2、围岩水平均布压力(5.3)式中:Ⅳ类围岩压力的均布水平力,这里取值0.25代入数据得:5.2.3衬砌几何要素计算图示如下图5.1 衬砌结构计算图示1、衬砌几何尺寸内轮廓线半径:,; 拱轴线半径:,; 拱顶截面厚度=0.5m ,拱底截面厚度=0.5m。 外轮廓线半径:,; 拱轴线各段圆弧中心角:,。2、半拱轴线长度S及分段轴长△S 半拱轴线长度 将半拱轴长度等分为8段,则 3、各分块截面中心几何要素 (1)与竖直轴的夹角 由于所要平均分配的弧长均在同一圆周上,因此,各弧段对应的圆心角也是相等的,即:角度闭合差。(2)接缝中心点坐标计算 计算时采用以下计算公式: (5.4) (5.5)x、y的计算结果列入“5.2单位位移计算表”。5.2.4计算位移1、单位位移 用辛普生法近似计算,按计算列表进行。单位位移的计算见表5.4。计算精度校核:闭合差:表5.4 单位位移计算表截面α(°)sinαcosαxydI1/Iy/Iy2/I(1+y)2/I积分系数150.010417960.0000 0.0000 961113.75550.23780.97131.41470.17060.50.0104179616.40382.7985131.7604227.51110.46190.88712.74840.67280.50.0104179664.692343.525026926650.65970.75163.92441.47770.50.01041796142.0865209.961359002220.81940.57324.87522.53910.50.01041796244.144261934892568.77770.93220.36205.54653.79620.50.010417963656860221153330.99150.12995.89955.17680.50.010417964978517366842600.9970-0.07785.93236.60210.50.0104179663412735556.915848104.11690.9698-0.24395.77038.0
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