1、5.1.4 隧道洞门结构设计1、计算假设及相关规定洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。本端墙式洞门按计算挡土墙的方法分别核算各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。为简化洞门墙的计算方法和便于施工，只检算端墙最大受力部位的稳定性和强度，据此确定整个端墙的厚度和尺寸，这样虽增加了一些圬工量，但从施工观点看却是合理的。由于洞门端墙紧靠衬砌，又嵌入边坡内，故其受力条件较挡土墙为好。此有利因素可作为安全储备在计算中是不予考虑的。洞门翼墙与端墙一样，也可采用分条方法取条带计算。由于翼墙与端墙是整体作用的；故在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。计算
2、时先检算翼墙本身的稳定性和强度，然后再检算端墙最大受力部位的强度及其与翼墙一起的滑动稳定。在计算翼墙时，翼墙与端墙连结面的抗剪作用是不考虑的。按挡土墙结构计算洞门墙时，设计是按极限状态验算其强度，并验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。验算时依据下表的规定，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。洞门验算表如表5.2所示：表5.2 洞门墙的主要检算规定表墙身截面荷载效应值Sd结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面荷载效应值Sd结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面偏心距e 0.3倍截面厚度滑动稳定安全系数KO1.3基底应力
3、 地基容许承载倾覆稳定安全系数Ko1.6基底偏心距e岩石地基H/5B/4；土质地基B/6（B为墙底厚度）洞门设计计算参数数按现场试验资料采用。缺乏的试验资料，参照表5.3选用。表5.3 洞门设计计算参数数表仰坡坡率 计算摩擦角( O) 重度(kN/m 3) 基底摩擦系数f 基底控制压应力(MPa)1:0.5 70 25 0.60 0.801:0.75 60 24 0.50 0.601:1 50 20 0.40 0.400.351:1.25 4345 18 0.40 0.300.2s1:1.5 3840 17 0.350.40 0.252、洞门结构计算1)、 计算数据、地质特征：级围岩，端墙背后
4、采用粗颗粒土回填。地层容重=17KN/m 3地层计算摩擦角 =40°基底摩擦系数=0.40基底设计控制压应力=0.25 Mpa、建筑材料容重：C25 钢筋混凝土容重 r=25KN/m3、 洞门主要验算：洞门结构按挡土墙计算允许应力，并验算绕墙趾倾覆及基底滑动的稳定性。验算符合下列标准：墙身截面荷载效应 Sd 结构抗力效应值 Rd墙身截面偏心距 e 0.3 截面宽度基底应力 地基允许承载力基底偏心距 e 岩石基底B/4，土质B/6滑动稳定系数 Kc 1.3 倾覆稳定系数 K0 1.62)、土压力计算 ：、计算及基本数据 大哗山隧道苍梧段洞口处设计台阶式洞门，计算方法蕾丝端墙式，尺寸拟定
5、墙厚 B=1.6m，墙背倾角 =6°，墙高高 H=11.88 米，仰坡坡角 =30°，围岩计算摩擦角 =40°，基底摩擦系数 f=0.4, tan =0.1, tan=0.577, tan=0.84,洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为 a=1m洞门墙计算条带宽度 b=1m、 土压力计算最危险破裂面与垂直面之间的夹角 )tan-1(tan)ttan )tan-1()1(-ttant 22 =1.35 (=53.5°)1/（1.35-0.1）0.8 mtan-'h=0.057)ta1)(tn-(+=0.577mahn0=41.07KN(每延米)bhH
6、E××)-(20'式中： E土压力（kN）;地层重度（kN/m 3）侧压力系数；墙背土体破裂角；b洞门墙计算条带宽度（m） ，取 b=1m；土压力计算模式不确定系数，可取 =0.6。、 端墙稳定性、强度验算由于土压力和冻胀力不同时考虑，这里我们考虑土压力的计算。端墙自重：G=11.88×1.6×1×25=475.2KN力臂：y 1 ×1.0+tan6°× ×11.88=1.12m221y2 ×11.88=3.96m3土压力大小：E =41.07 KN（每延米）抗倾覆稳定性验算：KO= =
7、3.27 1.6 （满足）21EyG故抗倾覆稳定性满足要求抗滑稳定性验算：KN52.3760cos7.41cosXKN1ininEy5.241.3(满足)xyfGK式中： 墙背摩擦角 = 30故抗滑稳定性满足要求基底偏心距验算：全墙稳定力系对墙趾的总力矩M YG×(B/2+0.5×Htan)= 475.2×（1.6/2+0.5×11.88×0.1）=662.4KN.M全墙倾覆力系对墙趾的总力矩M 0E×H/3=41.07×11.88/3=162.64KN.M总竖向荷载N=G×cos+E X×sin =47
8、5.2×cos6°+37.52×sin6°=479.12N 对脚趾的力臂04.12.4796NMCOye=B/2-C=1.6/2-0.703=0.05B/4=0.4 （满足）各项指标都达到标准，设计尺寸合理，受力符合要求，尺寸建议按以上数据取值。综上计算，出口洞门端墙设计符合标准。Ex对墙趾的力臂： mHZX96.3/8.13Ey对墙趾的力臂： B96.1.0tanG 对墙趾的力臂：mHBZG394.128.62tan mKNZEMyGy 76.95.17675KNxO 8.6.3mNy94124（695.76-148.58）/491.9=1.11ZO1.0.2e合力在中心线的左侧 97.4.B计算结果满足要求
