隧道課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章設(shè)計(jì)原始資料……………………………………………………………… </p><p>　　1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范 ………………………………………………………</p><p>　　1.2工程概況………………………………………………………………………… <

2、/p><p>　　1.3隧道工程地質(zhì)概況 ……………………………………………………………… </p><p>　　第2章隧道總體設(shè)計(jì) ………………………………………………………………… </p><p>　　2.1縱斷面設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………</p><p>　　2.2橫斷面設(shè)計(jì) ……………………

3、…………………………………………………</p><p>　　第3章襯砌設(shè)計(jì)（專題設(shè)計(jì)） ………………………………………………………</p><p>　　3.1初期支護(hù) …………………………………………………………………………</p><p>　　3.2二次襯砌 …………………………………………………………………………</p><p>

4、;　　3.3圍巖壓力計(jì)算 ……………………………………………………………………</p><p>　　3.4襯砌內(nèi)力計(jì)算 ……………………………………………………………………</p><p>　　第4章隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì) ……………………………………………………………</p><p>　　4.1隧道通風(fēng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………

5、…</p><p>　　4.2隧道照明設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………………</p><p>　　第 1 章設(shè)計(jì)原始資料<

6、/p><p>　　1.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范</p><p>　　1.1.1主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　隧道設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）隧道按規(guī)定的遠(yuǎn)期交通量設(shè)計(jì)，采用分離式單向行駛?cè)嚨浪淼溃ㄉ?、下?lt;/p><p><b>　　分離）。</b>

7、;</p><p>　?。?）隧道設(shè)計(jì)車速，隧道幾何線形與凈空按 100km/h 設(shè)計(jì)，隧道照明設(shè)計(jì)速度按</p><p>　　100km/h 設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1.2主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范</p><p>　?。?）《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ026-90；</p><p>　　（2）《公路隧道通風(fēng)照明

8、設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ026.1-1999；</p><p>　?。?）《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTJ001-97；</p><p>　?。?）《公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ004-89；</p><p>　?。?）《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB50086-2001；</p><p>　?。?）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》GB50108-200

9、1；</p><p>　?。?）隧道圍巖級別按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ026-90。</p><p><b>　　1.2 工程概況 </b></p><p>　　隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)第N合同段內(nèi)，分離式單向行駛?cè)嚨浪淼溃ㄉ舷滦蟹蛛x）。隧道左洞樁號：ZK253+182~ ZK255+350；右洞樁號：YK253+162~ YK255+37

10、5。設(shè)計(jì)標(biāo)高為：進(jìn)洞口為1120m，出洞口為：1185m。按新奧法施工。 1.3隧道工程地質(zhì)概況</p><p>　　隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)?？傮w上地勢陡峻，沖溝發(fā)育，為構(gòu)造剝蝕、溶蝕低中山地貌景觀。構(gòu)造剝蝕碎屑巖區(qū)屬峰叢峽谷低中山地貌，地面標(biāo)高高程1030～1570m，相對高程100-500m，地形起伏大，沖溝發(fā)育，地形陡峻，山頂呈渾圓狀，自然坡度多在25&#

11、176;～60°左右，山脈沿北東走向延伸，山上植被發(fā)育較好；山坡較緩，局部陡峻，坡角一般15°～40°，沖溝不甚發(fā)育，洼地寬闊平緩。</p><p>　　隧道處于白果背斜的北西翼、金子山復(fù)向斜南東翼，呈現(xiàn)單斜構(gòu)造特征，依次出露志留系至三迭系地層，地層傾向310°～330°，進(jìn)口段傾角為30°～40°，出口段傾角變緩，約8°～10

12、76;。斷裂構(gòu)造不發(fā)育。碎屑巖中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，走向分別為300～340°及220～250°，呈閉合狀。</p><p><b>　　隧道左洞圍巖狀況：</b></p><p><b>　　隧道右洞圍巖狀況：</b></p><p>　　第 2 章隧道總體設(shè)計(jì)</p><p&

13、gt;<b>　　2.1縱斷面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本隧道的基本坡道形式設(shè)為單坡。坡道形式的選擇依據(jù)和縱坡坡度的主要控制因素為通風(fēng)問題和對汽車行駛的利害。隧道的縱坡以不防礙排水的緩坡為宜，坡度過大，對汽車行駛、隧道施工和養(yǎng)護(hù)管理都不利。單向通行的隧道設(shè)計(jì)成單坡對通風(fēng)是非常有利的，因汽車都是單坡行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有害氣體少，對通風(fēng)也很有利。此隧道地處鄂西南褶皺山區(qū)，車流量很大，且

14、隧道埋深較大，圍巖等級還行，但設(shè)置豎井通風(fēng)施工難度較大；隧道圍巖地下水主要以滲水為主，水量貧乏，對施工無太大影響；此隧道由于路線需要，進(jìn)出口段高程相差很大，設(shè)置人字坡將會(huì)使隧道長度增加；鑒于以上原因該隧道決定采用單坡，坡度為隧道進(jìn)出口高差引起的自然坡度，本次課程設(shè)計(jì)對坡度不做過分研究。</p><p><b>　　2.2橫斷面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　馬林頭

15、隧道的建筑限界按100km/h時(shí)速進(jìn)行設(shè)計(jì)，橫斷面按照公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計(jì)，建筑限界取值確定如下：</p><p>　　建筑限界橫斷面寬度如下表：</p><p>　?。ㄗ?此次課程設(shè)計(jì)隧道不設(shè)緊急停車帶及橫向通道，故不涉及到緊急停車帶及橫向通道的設(shè)計(jì)與布置。）</p><p>　　第 3 章襯砌設(shè)計(jì)（專題設(shè)計(jì)）</p><p>　

16、　馬林頭隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)采復(fù)合式襯砌，分初期支護(hù)和二次支護(hù)，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土。</p><p><b>　　3.1初期支護(hù)</b></p><p>　　初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式組合使用，</p><p>　　根據(jù)不同圍巖級別區(qū)別組合。錨桿支護(hù)采用全長粘結(jié)錨桿。由工程類比法，結(jié)

17、合《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，初期支護(hù)噴射混凝土材料采用C20 級混凝土，支護(hù)參數(shù)取值如下表：</p><p>　　表5-1 初期支護(hù)參數(shù)表</p><p>　　其他參數(shù)、錨桿布置見襯砌斷面圖。</p><p><b>　　3.2二次襯砌</b></p><p>　　二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑混凝土，利用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算

18、和驗(yàn)算。 </p><p>　　二次襯砌厚度設(shè)置如下表：</p><p>　　表5-2 二次襯砌參數(shù)表</p><p>　　3.3 圍巖壓力計(jì)算</p><p>　　3.3.1 計(jì)算斷面參數(shù)確定</p><p>　　隧道高度 h=內(nèi)輪廓線高度+襯砌厚度+預(yù)留變形量 </p><p>　　

19、隧道跨度 b=內(nèi)輪廓線寬度+襯砌厚度+預(yù)留變形量 </p><p>　　各圍巖級別計(jì)算斷面參數(shù)如下表：</p><p>　　表5-3 計(jì)算斷面參數(shù) （單位：m）</p><p>　　3.3.2 深、淺埋判別 淺埋隧道分界深度的確定</p><p>　　隧道進(jìn)、出口段埋深較淺，需按淺埋隧道進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p>

20、<p>　　坍落拱高度按下式計(jì)算： </p><p>　?、跫墖鷰r，s=5；B>5，i=0.1。</p><p>　　3.3.3 圍巖壓力計(jì)算</p><p>　　以Ⅳ級圍巖為例，取埋深為40m的斷面計(jì)算</p><p>　　由式坍落拱高度 h=0.45×2s-1×[1+i(B?5)]，由式垂直壓力 q

21、=γh ，</p><p>　　查表可知Ⅳ級圍巖水平均布壓力e為0.2q（注：H∕B均小于1.7）。</p><p>　　由于所取埋深大于39.963m，為深埋隧道，故其圍巖壓力計(jì)算為: </p><p>　　3.4 襯砌內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　襯砌內(nèi)力計(jì)算的原理采用荷載結(jié)構(gòu)法。</p><p>　　我的課程

22、設(shè)計(jì)中所取斷面為Ⅳ級圍巖埋深為40m（深埋）處，隧道正常斷面內(nèi)輪廓圖為：</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算（軟件計(jì)算）各節(jié)點(diǎn)處計(jì)算軸力，剪力,彎矩,位移為下表：</p><p><b>　　其剪力圖為：</b></p><p><b>　　其軸力圖為：</b></p><p><b>　　其

23、彎矩圖為：</b></p><p><b>　　其位移圖為：</b></p><p>　　經(jīng)過分析（軟件分析）各節(jié)點(diǎn)處配筋率和受拉鋼筋截面積為下表：</p><p><b>　　其配筋率圖為：</b></p><p>　　綜述此隧道的設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果為：</p><

24、p><b>　　1.隧道建筑限界</b></p><p>　　公路分類：汽車專用公路</p><p><b>　　公路等級：高速公路</b></p><p><b>　　地形特征：山嶺</b></p><p>　　是否設(shè)檢修道或人行道：設(shè)檢修道或不設(shè)人行道</p&g

25、t;<p>　　行車道寬度W(m)： 11.250</p><p>　　路緣帶寬度S(m)： 0.750</p><p>　　側(cè)向余寬C(m)： 0.000</p><p>　　人行道寬度R(m)： 0.000</p><p>　　檢修道寬度J(m)： 0.750</p>&l

26、t;p>　　隧道建筑限界凈寬(m)： 14.000</p><p>　　隧道襯砌類型：三心圓曲墻拱隧道襯砌</p><p>　　是否設(shè)置仰拱：設(shè)置仰拱</p><p>　　襯砌橫斷面厚度是否等厚：等厚</p><p>　　地面到拱頂?shù)木嚯x(埋深：m)： 40.000</p><p><b>

27、　　2.材料參數(shù)</b></p><p><b>　　圍巖類別：Ⅱ類圍巖</b></p><p>　　壓縮狀態(tài)地層法向彈性抗力系數(shù)：150000.000</p><p>　　壓縮狀態(tài)地層切向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p><p>　　拉伸狀態(tài)地層法向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p&

28、gt;<p>　　拉伸狀態(tài)地層切向彈性抗力系數(shù)： 0.000</p><p><b>　　混凝土參數(shù)：</b></p><p>　　混凝土標(biāo)號彈性模量E(kN/m2，Mpa)慣性模量I(m4/m)截面積A(m2/m) 25號混凝土 28500000.000 0.010 0.500<

29、/p><p><b>　　3.分布荷載</b></p><p><b>　　分布荷載類型：常數(shù)</b></p><p>　　py1 = 251.934kN/m</p><p>　　py2 = 0.000kN/m</p><p>　　py3 = 0.000k

30、N/m</p><p>　　py4 = 0.000kN/m</p><p>　　px1 = 100.774kN/m</p><p>　　px2 = 0.000kN/m</p><p>　　px3 = 0.000kN/m</p><p>　　px4 = 0.000kN/m<

31、;/p><p><b>　　4.有限元控制參數(shù)</b></p><p>　　地層彈簧作用模式：全周彈簧作用模式</p><p><b>　　增量加載總數(shù)：1</b></p><p>　　增量輸入控制參數(shù)：0</p><p>　　迭代控制參數(shù)：無迭代運(yùn)算</p>&l

32、t;p><b>　　5.襯砌尺寸</b></p><p>　　邊墻高度(m)： 4.000</p><p>　　拱頂襯砌厚度(m)： 0.600</p><p>　　圓弧r1的圓心角的一半(°)： 35.000</p><p>　　圓心r1，r2的之間的距離(m)： 1.10

33、0</p><p>　　仰拱高度(m)： 1.000</p><p>　　邊墻拱與仰拱的過渡圓弧半徑(m)： 1.000</p><p>　　第 4 章 隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2 隧道照明設(shè)計(jì) </p><p>　　隧道照明是消除隧道內(nèi)駕駛所引起的各種視覺問題的主要方法。由于隧道

34、照明不分晝夜，電光照明費(fèi)用較高，因此，必須科學(xué)地設(shè)計(jì)隧道的照明系統(tǒng)，充分利用人的視覺能力，使隧道照明系統(tǒng)安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 </p><p>　　此隧道大致為東西走向，進(jìn)、出口處地形緩和，植被條件良好，且隧道所在地空氣濕潤，因此洞外光線不是很強(qiáng)烈，對洞內(nèi)照明設(shè)計(jì)有利。本隧道左、右行道照明分別設(shè)置洞外和洞內(nèi)照明，洞外照明為接近段，洞內(nèi)照明為：入口段、過渡段、中間段和出口段，照明計(jì)算以照明燈具的資料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考

35、慮了隧道內(nèi)采用水泥混凝土地面和邊墻采用象牙色淡黃色油漆為計(jì)算條件在照明設(shè)計(jì)中，車速與洞外亮度是兩個(gè)主要的基準(zhǔn)值，本隧道設(shè)計(jì)車速為 100 km/h ，洞外亮度參照規(guī)范取值為 4500cd/m2。在洞口土建完成時(shí)，應(yīng)采用黑度法進(jìn)行洞外亮度實(shí)測。實(shí)測值與設(shè)計(jì)值的誤差。如超出±25%，應(yīng)調(diào)整照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。洞外亮度等級對隧道造價(jià)和營運(yùn)有很大的影響，又由于本隧道的所處位置走向近于東西向，地表植被條件良好，洞外光線不是太強(qiáng)烈，因此無需建

36、造其他減光建筑，僅采取綠化措施降低洞外亮度：(1) 從接近段起點(diǎn)起，在路基兩側(cè)種植常青樹，(2) 恢復(fù)由于道路建設(shè)所損失的綠化。</p><p>　　接近段長度取洞外一個(gè)照明停車視距 DS，對于縱坡為 1.2%，設(shè)計(jì)時(shí)速為 100km/h ，取DS=154m 。因此接近段長度取 154m, 接近段位于隧道洞外，其亮度來自洞外的自然條件，無需人工照明。</p><p><b>

37、　　（1） 入口段</b></p><p>　　入口段的照明亮度Lth計(jì)算： </p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入得出：</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入式子得：</b></p><p><b>　　照明計(jì)算</b></p><

38、;p><b>　　中間段照明計(jì)算：</b></p><p><b>　　中間段照明計(jì)算表</b></p><p>　?。?） 路面亮度計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，對于水泥砼路面，平均亮度和平均照度之間的關(guān)系可按下式計(jì)算：</p><p>　　本設(shè)計(jì)取換算

39、系數(shù)為 11 ，則有代入式子得：</p><p><b>　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p><b>　　入口段照明計(jì)算</b></p><p>　　本段照明有基本照明和加強(qiáng)照明組成，基本照明的照度和亮度與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算見表：</p><p><b>　　入口段照明計(jì)算

40、表</b></p><p><b>　　過渡段照明計(jì)算：</b></p><p>　?。?）TR1 段照明計(jì)算： </p><p>　　與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見表：</p><p>　　過渡段TR1照明計(jì)算表</p><p><b&g

41、t;　　滿足規(guī)范要求。</b></p><p>　　(2) TR2 段照明計(jì)算： </p><p>　　與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段照明計(jì)算資料見表:</p><p><b>　　出口段照明計(jì)算</b></p><p>　　與入口段照明計(jì)算方法相同，基本照明段與中間段相同，加強(qiáng)段