隧洞斷面比選及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、PAGE 隧洞斷面比選及襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書基本資料1）隧洞水力參數(shù)項(xiàng) 目目單位符號(hào)數(shù)值備注設(shè)計(jì)流量m3/s7.3900加大流量m3/s8.7133隧洞長(zhǎng)度m397設(shè)計(jì)縱坡i0.0011糙率n0.0144進(jìn)口漸變段段首端渠渠底高程程m1177.9144進(jìn)口漸變段段水頭損損失系數(shù)數(shù)0.2出口漸變段段水頭損損失系數(shù)數(shù)0.52）上、下下渠道水力力參數(shù)項(xiàng) 目目單位符號(hào)數(shù)值備注設(shè)計(jì)流量m3/s7.3900加大流量m3/s8.7133底寬m2.1高度m2.8邊坡系數(shù)0.3設(shè)計(jì)水深m2.0199加大水深m2.23773）地質(zhì)參參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目建議物理力力學(xué)指標(biāo)標(biāo)參數(shù)值值類圍巖類圍巖類圍巖1巖石容重（kN/m3）2

2、424242圍巖堅(jiān)固系系數(shù)f4-52-30-13單位彈性抗抗力系數(shù)數(shù)Ko（MPaa/cmm）930.54外水壓力折折減系數(shù)數(shù)0.450.550.854）襯砌材材料參數(shù)數(shù)項(xiàng) 目目符號(hào)單位數(shù)值備注砼軸心抗壓壓設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度f(wàn)cN/mm2211.9C25彈性模量EcN/mm22280000鋼筋抗拉（抗抗壓）設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度度f(wàn)y/ ffyN/mm22300HRB4000最小配筋率率min%0.15鋼筋砼容重重kN/m33255）結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算參數(shù)數(shù)項(xiàng) 目目符號(hào)單位數(shù)值備注建筑物等級(jí)級(jí)級(jí)4安全系數(shù)K1.15/1.00荷載基本組組合/偶然組組合最大裂縫寬寬度限值值wminmm0.25三類環(huán)境類類別隧洞斷面比比選1、長(zhǎng)

3、短洞洞判別當(dāng)?shù)装鍨榫従徠露呞呌谄狡缕?，長(zhǎng)短短洞的界界限長(zhǎng)度度為L(zhǎng)=（512）H式中 H上游水水深 L=（512）H=（512）2.2377=11.226.8m本隧洞長(zhǎng)度度L=3397m226.88，因此此本隧洞洞長(zhǎng)洞，洞洞身斷面面尺寸可可按明渠渠均勻流流公式試試算：洞身斷面尺尺寸擬定定按底寬寬分別為為2.00m、2.11m、2.22m、2.33m及2.44m進(jìn)行行比較計(jì)計(jì)算，計(jì)計(jì)算成果果如下表表：高坡隧洞城城門洞型型斷面尺尺寸比較較統(tǒng)計(jì)表表工況底寬B（mm）水深（m）頂拱角度（）洞身凈高HH（m）糙率n縱坡i過流量（mm3/s）水面以上凈凈高（m）水面以上凈凈空面積積A1(m2)洞身面積AA

4、(m22)H/BA1/A（%）備注設(shè)計(jì)2.002.11771202.93880.01441/100007.38990.82111.30775.54111.469923.599%15%加大2.49998.71330.43990.555510.022%10%設(shè)計(jì)2.101.99991202.79220.01441/100007.39330.79331.29665.49331.330023.599%15%加大2.29888.71330.42880.5510.011%10%設(shè)計(jì)2.201.89441202.66660.01441/100007.39110.77221.29225.45991.21222

5、3.677%15%加大2.24778.71330.41990.547710.022%10%設(shè)計(jì)2.301.80221202.54440.01441/100007.39550.74221.26225.40771.106623.355%15%加大2.08888.71330.45660.633311.711%10%設(shè)計(jì)2.401.71991202.44330.01441/100007.39330.72441.25445.37990.996623.311%15%加大2.00228.71550.44110.618811.488%10%隧洞進(jìn)出口口接上、下下游渠道道，渠底底寬2.11m，根據(jù)以以上比較較結(jié)

6、果，隨隨著底寬寬B加大，洞洞身面積積減小（減小幅幅度介于于0.0020.005m2），但隧洞進(jìn)進(jìn)出口連連接段變變化幅度度較大，水流銜銜接不平平順，水水頭損失失較大，綜合考考慮以上上兩方面面因素，本本隧洞洞洞身斷面面尺寸推推薦底寬寬B=22.1mm，H=22.7992m。三隧洞結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算1、計(jì)算程程序與方方法隧洞襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)按新新奧法理理論進(jìn)行行設(shè)計(jì)，襯襯砌型式式采用鋼鋼筋混凝凝土襯砌砌。隧洞洞襯砌采采用結(jié)構(gòu)構(gòu)力學(xué)方方法計(jì)算算。隧洞洞結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算軟件件采用理理正計(jì)算算通用程程序。結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算簡(jiǎn)圖如如下。2、計(jì)算工工況及荷荷載組合合依據(jù)水工工隧洞設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（SL2279-20002）6.2條規(guī)定，

7、本本輸水隧隧洞結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)考慮以以下三種種工況及及最不利利荷載組組合：（1）正常常工況：正常運(yùn)行行期最不不利荷載載組合（基基本組合合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+內(nèi)水壓力力+外水壓壓力；（2）特殊殊工況1：檢修修期最不不利荷載載組合（基基本組合合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+外水壓力力；（3）特殊殊工況1：施工期最最不利荷荷載組合合（基本本組合）山巖壓力+襯砌自自重+圍巖彈彈性抗力力+外水壓壓力+灌漿壓壓力；表4-1 城門洞洞型典型型斷面計(jì)計(jì)算參數(shù)數(shù)表圍巖類別類類備注襯砌厚度（m）0.30.3噴砼厚度（m）0.10.1巖石重度（kN/m3）2424開挖寬度BB（m）2

8、.902.90開挖高度HH（m）3.613.61洞內(nèi)設(shè)計(jì)水水深（m）1.99991.9999彈性抗力（MPaa/cmm）30.5根據(jù)地質(zhì)提提供參數(shù)數(shù)灌漿壓力（MPa）0.30.32003300kkPa襯砌容重（kN/m3）2525C25鋼筋筋砼3、荷載計(jì)計(jì)算1）圍巖壓壓力依據(jù)水工工隧洞設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范（SL2279-20002）6.22.4條條規(guī)定，本本隧洞類圍巖巖壓力按按規(guī)范6.22.4條規(guī)定定的公式式計(jì)算。垂直方向 水平方向 式中 qv 垂直均均布圍巖巖壓力，kN/m2qh 水水平均布布圍巖壓壓力，kN/m2r 圍圍巖容重重，kN/m3B 隧洞洞開挖寬寬度，mH 隧洞洞開挖高高度，m（1）類類

9、圍巖在在自穩(wěn)的的條件下下并采取取有效的的支護(hù)時(shí)時(shí)，圍巖巖壓力計(jì)計(jì)算如下下：垂直方向 水平方向 （2）類類圍巖自自穩(wěn)能力力較差，采采用有效效的支護(hù)護(hù)后能自自穩(wěn)，圍圍巖壓力力計(jì)算如如下：垂直方向 水平方向 2）彈性抗抗力巖石的彈性性抗力由由理正程序序通過彈彈性抗力力系數(shù)值值自行計(jì)計(jì)算，本本計(jì)算只只考慮彈彈性抗力力系數(shù)的的計(jì)算。巖石的彈性性抗力系系數(shù)k按下式式計(jì)算：式中 k巖石彈彈性抗力力系數(shù)，kN/m3；k0單位位巖石彈彈性抗力力系數(shù)，MPaa/cmm；r隧洞的的開挖半半徑，非非圓形隧隧洞，rr=B/2，cm；類圍巖：類圍巖：3）灌漿壓壓力依據(jù)水工隧隧洞設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范（SL2279-20002）9.1

10、1.2條條，、類圍巖段段（鋼筋筋混凝土土襯砌）回填灌灌漿壓力力值為0.3MPaa，并沿沿洞軸線線方向（單單位長(zhǎng)度度）等效效為洞頂頂拱均布布荷載。頂拱半徑rr=1.2122m頂拱面積折減后灌漿漿壓力為為0.33/2.54=0.1118MMPa4）外水壓壓力本隧洞全段段均處在在地下水水位之上上，無(wú)須須考慮外外水壓力力。5）不同工工況荷載載計(jì)算成成果表4-2 不同工工況荷載載計(jì)算成成果表圍巖類型及及計(jì)算工工況垂直山巖壓壓力qv（kN/m2）水平山巖壓壓力qh（kN/m2）內(nèi)水壓力（kN/m2）回填灌漿壓壓力（kN/m2）彈性抗力系系數(shù)（MN/m3）類運(yùn)行期13.9224.3319.999207施工期

11、13.9224.33118207檢修期13.9224.33207類運(yùn)行期20.8888.6619.99934.5施工期20.8888.6611834.5檢修期20.8888.6634.54、結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算受力力圖、類圍圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)算受受力圖5、內(nèi)力計(jì)計(jì)算及配配筋計(jì)算算采用理正巖巖土軟件件計(jì)算成成果如下下：表4-3 類圍巖巖結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算成果果表計(jì)算工況軸向力kN彎矩kN.m單側(cè)縱筋最大面積(mm2)實(shí)際配筋實(shí)配面積mm2運(yùn)行期-55.88923.844470C1622001005檢修期-55.88921.533470施工期-112.259957.777977表4-4類圍巖結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算成果表表計(jì)算工況軸

12、向力kN彎矩kN.m單側(cè)縱筋最大面積(mm2)實(shí)際配筋實(shí)配面積mm2運(yùn)行期-94.0063-49.5553832.22C1622001005檢修期-94.0063-44.6676882.33施工期-200.8965.28851003.7結(jié)論：本隧洞類類圍巖段段采用雙雙層配筋筋，內(nèi)外外側(cè)均采采用C162000，實(shí)配面面積10005mmm2，大于于計(jì)算面面積9777m2，10005-9977/9777=2.86%55%，滿足規(guī)規(guī)范要求求；分布筋筋采用CC122000，實(shí)配配面積5655mm22，滿足足規(guī)范要要求；配配筋率最最大裂縫縫寬度00.111mmwminn=0.25mmm，滿滿足規(guī)范范要求。本隧洞V