洞门计算

2.4隧道洞门型式方案比选

洞门型式方案比选

表2-2

洞门型式方案的选择：线路洞门左侧洞门处也属于V级围岩，地势较陡，地质条件较差，纵向推力较大，综合比较决定采用冀墙式洞门。线路右侧洞门处虽然处属于V级围岩，但其洞口周边地形比较平坦，方便施工，采用了削竹式洞门。

2.4.1洞门构造要求

按《公路隧道设计规范》（JTG-2004）,洞门构造要求为：

1、洞门仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不宜小于1.5m，洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外缘的高度不小于 1.0m，洞门墙顶高出仰坡脚不小于0.5m。

2、洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定。

3、洞门墙基础必须置于稳固地基上，应视地基及地形条件，埋置足够深度，保证洞门的稳定。基底埋入土质地基的深度不小于 1.0m，嵌入岩石地基的深度不小于0.5m；基底标高应在最大冻结线以下不小于0.25m。基底埋置深度应大于墙边各种沟、槽基底的埋置深度。

4、松软地基上的基础，可采取加固基础措施。洞门结构应满足抗震要求。

2.4.2 验算满足条件

采用挡墙式洞门时，洞门墙可视为挡土墙，按极限状态验算，并应验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时应符合表2-3和表2-4（《公路隧道设计规范》JTG-2004）的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。

洞门墙设计参数表2-3

洞门主要验算规定表2-4

2.4.3洞门结构设计计算

计算参数如下：

（1）边、仰坡坡度1:1.5；

（2）仰坡坡脚ε=30°，tanε=0.58，tanα=0.1；

（3）地层容重γ=17kN/m3;

（4）地层计算摩擦角 =40°；

(5) 基底摩擦系数0.4；

(6) 基底控制应力[σ]=0.25Mpa

2.4.

3.1建筑材料的容重和容许应力

洞门材料选用C25混凝土，容许压应力[σa]=0.5MPa，重度γ'=23KN/ m3。

2.4.

3.2洞门各部尺寸的拟定

根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），结合洞门所处地段的工程地质条件，拟定洞门翼墙的高度：H=18m；其中基底埋入地基的深度为1.5m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为2m，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2m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.4m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.8m。

2.4.

3.3洞门验算

根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），洞门土压力计算最危险滑裂面与

垂直面之间的夹角：

洞门计算简图

)tan tan 1(tan )tan 1(tan )

tan tan 1)(tan (tan )tan )(tan tan 1(tan tan tan tan 222εαϕϕεεααϕεϕϕεαϕω--+-+-+-+=

式中: ϕ——围岩计算摩擦角; ε——洞门后仰坡坡角； α——洞门墙面倾角 代入数值可得：

tan w =0.68 故：w=34.217° 2.4.3.4翼墙墙身验算

翼墙计算高度取距洞门前0.5m 处高度为H=8m,洞门后填土高度为H '=7.2m,翼墙厚度B=1.7m

根据《公路隧道设计规范》（JTG —2004），土压力为:

2

001[()]2E H h h h b γλξ'=+-

(tan tan )(1tan tan )

tan()(1tan tan )

ωααελωϕωε--=+-

εαεαtan tan 1tan -= h , tan tan a

h ωα

'=-

式中： E ——土压力（kN ）; γ——地层重度（kN/m 3）

λ——侧压力系数； ω——墙背土体破裂角；

b ——洞门墙计算条带宽度（m ），取b=1m ； ξ——土压力计算模式不确定系数，可取ξ=0.6。 把数据代入各式，得：

λ=0.2550 h ′=3.4483 h 。=1.44

洞门土压力E ：

ξγλb E h h h H ⎥⎦⎤⎢

⎣⎡-+=)('21'

2 =71.16KN

KN a E E x 4367.66)cos(16.71)cos(7.57.26=-⨯=-⋅=

δ KN a E E y 5015.25)sin(16.71)sin(7.57.26=-⨯=-⋅=

δ 式中：δ——墙背摩擦角 δ=2

3φ=2

3×40=26.7°

(1)抗倾覆验算

挡土墙在荷载作用下应绕O 点产生倾覆时应满足下式： 00

1.6y M k M

=

≥∑∑

式中： K 0——倾覆稳定系数，0 1.6k ≥；

y M ∑——全部垂直力对墙趾O 点的稳定力矩； 0M ∑——全部水平力对墙趾O 点的稳定力矩；

墙身重量G ： KN G 8.3127.11823=⨯⨯⨯=

E x 对墙趾的力臂：m H Z x 4.23

2

.73'===

E y 对墙趾的力臂：m H B Z y 967.131

.087.13tan =⨯+=+

=α G 对墙趾的力臂：m H B Z G 25.12

1

.087.12tan =⨯+=+=α

m KN G Z E Z M

y y G y

⋅=⨯+⨯=⨯+⨯=∑1615.441967.15015.2525.18.312

m KN Z E M x x ⋅=⨯==∑4481.1594.24367.66 代入上式得：