端墙式洞门计算

3.1 .洞门结构设计计算

3.1 .1 计算参数 计算参数如下：

（1） 边、仰坡坡度1:0.5；

（2） 仰坡坡脚ε=63.5°，tanε=2，α=6°； （3） 地层容重γ=22kN/m3; （4） 地层计算摩擦角φ=70°； （5） 基底摩擦系数0.6； （6） 基底控制应力[σ]=0.8Mpa 3.1．2建筑材料的容重和容许应力

（1）墙端的材料为水泥砂浆片石砌体，片石的强度等级为Mu100，水泥砂浆的强度等级为M10。

（2）容许压应力[σa]=2.2MPa，重度γt=22KN/ m3。 3.1.3洞门各部尺寸的拟定

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=12m；其中基底埋入地基的深度为1,0m，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1.38m，洞门翼墙与仰坡间的的水沟深度为0.5m，洞门墙顶高出仰坡坡脚0.7m，洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离为1.5m，墙厚2.0m，设计仰坡为1:1,具体见图纸。

3.2.洞门验算

3.2．1洞门土压力计算

根据《公路隧道设计规范》（JTJ026-90），洞门土压力计算图示具体见图3.2。

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图3-4 洞门土压力计算简图

最危险滑裂面与垂直面之间的夹角：

tan2tantan(1tan2)(tantan)(tantan)(1tantan) tanw2tan(1tan)tan(1tantan)式中: ——围岩计算摩擦插脚; ε——洞门后仰坡坡脚； α——洞门墙面倾角 代入数值可得：

tan270tan6tan63.5(1tan270)(tan70tan63.5)(tan70tan6)(1tan6tan63.5) tanw=2tan63.5(1tan70)tan70(1tan6tan63.5) =0.266 故：w=14.89°

根据《公路隧道设计规范》（JTG—2004），土压力为；

1E[H2h0(hh0)]b

2h(tantan)(1tantan)

tan()(1tantan)a

tantan式中： E——土压力（kN）; ——地层重度（kN/m3） λ——侧压力系数；

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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：

h(tan14.89tan6)(1tan6tan63.5)=0.0559

tan(14.8963.5)(1tan14.89tan63.5)1.59.33

tan30.35tan6由三角关系可得：h01.5m 洞门土压力E：

1E[H2h0(hh0)]b

21 220.056[1221.5(9.331.5)]1.00.6

2 57.56KN

ExEcos()57.56cos(306)52.584KN EyEsin()57.56sin(306)23.412KN

式中： δ——墙背摩擦角 δ=30 3.2.2抗倾覆验算

翼墙计算图示如图3.3所示，挡土墙在荷载作用下应绕O点产生倾覆时应满足下式：

k0MMy01.6

式中： K0——倾覆稳定系数，k01.6；

My——全部垂直力对墙趾O点的稳定力矩； M0——全部水平力对墙趾O点的稳定力矩；

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图3-5 墙身计算简图

由图3-3-6可知：

墙身重量G：G1.512221396KN Ex对墙趾的力臂：ZxHEy对墙趾的力臂：

1.512tan61.92m 33BHtan1.512tan6G对墙趾的力臂：ZG1.38m

22ZyB(Htan)124m； 33MMK0yGZGEyZy3961.3823.4121.92591.431KNm ExZX52.5844210.336KNm

0代入上式得：

591.4312.8>1.6

210.336故抗倾覆稳定性满足要求 3.2.3抗滑动验算

对于水平基底，按如下公式验算滑动稳定性： KcNfE1.3

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式中： Kc——滑动稳定系数

N——作用于基底上的垂直力之和； E——墙后主动土压力之和，取E=Ex； F——基底摩擦系数，取f=0.4 由图3.3得：

Kc(GEy)0.6Ex(39623.412)0.64.79>1.3

52.584故抗滑稳定性满足要求 3.2.4基底合力偏心矩验算

设作用于基底的合力法向分力为N，其对墙趾的力臂为ZN，合力偏心矩为e，则：

ZNMMNy0GZGEyZyEXZxGEy

3961.3823.4121.92210.336

39623.412 0.91m

e20.910.09>0 2B0.25 6合力在中心线的右侧。

e0.09计算结果满足要求

maxminNB(16e39623.41260.09380.267Kpa)(1)178.949Kpa B1.51.5max380.267Kpa基底控制压应力0.6Mpa，计算结果满足要求。 3.2.5墙身截面偏心矩及强度验算 （1）墙身截面偏心矩e

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eM0.3B N式中： M——计算截面以上各力对截面形心力矩的代数之后； N——作用于截面以上垂直力之后。

MEx(HHB1.5)Ey52.584223.41287.609KNm 2322NGEY39624.412419.412KNm

将数据代入墙身偏心矩E的公式，可得：

eM87.6090.2090.3B0.31.50.45m，计算结果满足要求。 N419.412（2）应力σ N(16e)

bb419.41260.209(10.513Mpaa2.2Mpa （满足要求） 1.51.5通过以上的验算，说明洞门的尺寸合理。详图见设计图纸

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