毕业设计之隧道衬砌.docx

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