隧道设计说明书3类围岩

2.1隧道平面设计 2.1.1隧道方案比选目的

通过对拟定的线路方案进行比选最后确定出最优的方案，确保线形适当（平面顺舒、纵坡均衡、横面合理），顺应地形，路线对附近地区影响较小，安全性、用地、建设投资、养护费、行驶性能、施工的难易与当地环境和景观相协调。使隧道洞口位置处于较好的工程地质、水文地质的地方，便于施工场地布置；尽可能把隧道埋置于较好的地层中隧道位置选择在褶曲构造一翼或背斜褶皱中轴处通过较为有利；隧道埋深的前提下尽量减少隧道的长度；洞口段中线尽量选择与地形等高线垂直。

2.1.2 隧道平面布置方案比选

包家山隧道在可研阶段平面布置有两个方案：方案一为直线隧道方案，隧道左端位于建子沟口和瓦房院之间，桩号：K68+202；右端位于周家村，桩号：K69+965。隧道为长1855m的直线段；方案二为曲线隧道方案，隧道左端位于建子沟口和瓦房院之间，桩号：K68+202；右端位于周家村与张家院之间，桩号：K70+102，隧道平曲线的设计半径为R=1600m。

在初步设计阶段，通过对隧道处路线平面线形的优化，包家山隧道平面布置可采用直线隧道，直线隧道通风能力好，测量、衬砌内装比较简单，不会产生视距问题，施工方便，因此，工程的施工难度较小、造价低，工程中应优先采用。曲线隧道施工难度较大、需要设置超高、会产生视距问题需要加宽断面、造价较高，但道路线形好，洞外道路的占地少。

在初步设计阶段，通过包家山隧道的地质报告了解到包家山隧道处于III级、IV级围岩。由于直线隧道方案在施工难度、工程投资和工期上较有优势，因此，本设计采用方案一直线单向行车双车道隧道。 2.2 纵断面设计

本隧道的基本坡道形式设为单坡。坡道形式的选择依据和纵坡坡度的主要控制因素为通风问题和对汽车行驶的利害。隧道的纵坡以不防碍排水的缓坡为宜，坡度过大，对汽车行驶、隧道施工和养护管理都不利。单向通行的隧道设计成单坡对通风是非常有利的，因汽车都是单坡行驶，发动机产生的有害气体

少，对通风也很有利。包家山隧道位于秦岭地区，车流量较大，且隧道埋深较大，设置竖井通风施工难度较大；隧道围岩地下水丰富，对施工影响较大；包家山隧道由于路线需要，进出口段高程相差很大，设置人字坡将会使隧道长度增加；鉴于以上原因，该隧道决定采用单坡，坡度设置如下：K68+202～ K69+965为1.8%的上坡。 2.3 横断面设计 2.3.1 建筑限界

包家山隧道的建筑限界按80km/h时速进行设计，建筑限界取值,设计图纸确定如下：

表2-1 建筑限界设置

（单位：m）

侧向宽度 检修道J 顶角宽度 设计速度（km/h） 车道宽度W 左侧 右侧 左侧 右侧 左侧 右侧 80 2x3.75 0.50 0.75 0.75 0.75 0.50 0.75 2.3.2 紧急停车带

包家山隧道为长隧道，所以在行车方向的右侧设置紧急停车带。紧急停车带的设置间距取700m，停车带的路面横坡取为水平。紧急停车带的建筑限界、宽度和长度见下图：

图2.2 紧急停车带建筑限界、宽度、长度（单位：cm）

设置两个紧急停车带，起点分布为：K68+867.3m,K69+532.6m。 2.3.3 内轮廓设计

根据建筑限界，利用三心圆，得出各断面内轮廓如下图：

隧道中心线

图2.4 隧道正常断面内轮廓图 （单位：cm）

图2.5 隧道紧急停车带内轮廓图（单位：cm）

2.4洞门、明洞设计 2.4.1洞门类型选择

包家山隧道洞口段地表为缓斜坡地形，10°～25°，左、右洞进口处均处在坡积层内，围岩级别为IV级，围岩较差，隧道上覆地层厚度很薄。但该处地形平缓，地势开阔，便于施工场地的布置。因此，考虑到支护和施工上的便利，左、右洞洞口段均设置明洞，左、右洞洞门形式选择为端墙式洞门。端墙式洞门基本参数设置详见端墙式洞门图。 2.4.2明洞设计 2.4.2.1明洞长度确定

建子沟口和瓦房院之间进口段围岩级别为IV级，坡度平缓，因此有超浅埋段。为了施工上的方便，考虑把超浅埋段设为明洞。

坍落拱高度按下式计算：

h0.452s11i(B5)

S—围岩级别；

B—隧道宽度，m；

i—以

B=5m为基准，B每增减1m时的围岩压力增减率，当B<5m，取i=0.2；

当B>5m，取i=0.1；

h=0.4524110.1(10.255) =5.49m

当埋深Hhp时，即为超浅埋隧道。洞口段x m处埋深为hp，斜坡坡度为10°～25°，路面纵坡为1.8%，则有

xtan20x1.8%5.49。

x15.868m

明洞长度确定为15.868m。 2.4.2.2 明洞基本参数设置

由于明洞围岩级别很差，垂直压力和侧压力较大，故采用拱式明洞，并加设仰拱，明洞内轮廓线与暗洞内轮廓线一致。衬砌厚度设为40cm。衬砌材料采用钢筋混凝土结构，C25级混凝土,直径25mmⅡ级钢筋。明洞边墙用5#浆砌片石回填，拱部用挖方土回填，以利于排水。 2.5隧道防、排水设计

隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。

公路山岭隧道工程修建在岩土体内，不可避免的长期被水浸湿和渗透，如果地下水具有腐蚀性，对衬砌结构和隧道设备的腐蚀性更强。路面积水，行车环境恶化，降低轮胎与路面的摩檫力，影响行车安全。寒冷地区，尤其是严寒地区，反复冻融循环，在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂；在衬砌与围岩之间，造成冻胀，引起拱墙变形、破坏。拱墙上悬挂冰柱、冰溜，侵入净空。在隧底，可能冻起，并形成冰坡、冰锥，使行车滑溜，甚至无法通过。因此，隧道工程中要设置防排水层以减少水对隧道施工及运营的影响。 1、洞外排水

洞门上方设截排水沟，将地表水引入路基边沟或洞外自然沟谷，以此形成完整的洞外排水系统。 2、衬砌防水

隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水线防止地表水渗漏，明洞衬砌外铺设土工布及防水板作为第二道防水措施；暗洞隧道在初期支护和二次衬砌间敷设土工布及防水板，防水板敷设范围隧道拱顶至边墙下部引水管；二次衬砌沉降缝采用中埋式橡胶止水带止水，施工缝采用遇水膨胀止水条止水。

3、衬砌排水

在初期支护中根据地下水量大小按规定间距设置排水管将汇水引入衬砌两侧墙脚外侧设置的纵向排水花管中，将纵向排水花管水引入路面两侧边沟内排出洞外。纵向排水花管、中心排水沟及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井及沉淀池，方便维修及利用高压水冲洗疏通。 4、路面基层排水

为了预防路面积水，隧道纵向排水坡度与隧道纵向坡度相同，按1.5%设置中心排水沟和墙背排水沟。横坡坡度为1.5%，在设置紧急停车带的位置设置1.5%的坡度以排水，横向排水管的间距为20m。并在路面下设置2%的横向排水坡度。在路面下设置20cm厚水泥处置碎石排水层，将水引入路面两侧边沟或中心排水沟。

2.6隧道结构衬砌设计 隧道设计应符合下列规定：

（1）、衬砌断面宜采用曲边墙拱形断面。 （2）、隧道围岩较差地段应设仰拱。仰拱曲率半径应根据隧道断面形状、地质条件、地下水、隧道宽度等条件确定。路面与仰拱之间可采用混凝土或片石混凝土填充。当隧道边墙底以下为整体性较好的坚硬岩石时，可不设仰拱。 （3）、隧道洞口段应设加强衬砌。加强衬砌段的长度应根据地形、地质和环境条件确定，一般情况下两车隧道应不小于10m。

（4）、围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段延伸5~10m。 （5）、偏压衬砌应向一般衬砌段延伸，延伸长度应根据偏压情况确定，一般不小于10m。

（6）、净宽大于3.0m的横通道与主洞的交叉段应设加强衬砌，加强段衬砌应向各交叉洞延伸，主洞延伸长度不小于5.0m，横通道延伸长度不小于3.0m。 隧道衬砌结构型式采用“新奥法”复合式衬砌。复合式参数首先根据围岩类别、工程地质及水文地质、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等以工程类比法拟定，然后应用有限元综合程序对施工过程进行模拟分析，定性地掌握围岩及结构的应力发展及变形破坏过程，进一步调整支护参数最后在施工过程中严格进行监控量测，根据量测信息适当调整支护参数。

包家山公路隧道围岩类别为Ⅲ、Ⅳ级，地质条件良好，设计两种衬砌类型：Ⅲ类围岩衬砌、Ⅳ围岩衬砌。衬砌断面均为曲墙式，Ⅲ类围岩除洞口外，可采用不带仰拱复合式衬砌；Ⅳ类围岩地段采用带仰拱复合式衬砌。复合式衬砌以锚杆、喷射混凝土和钢筋网混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二

次支护，在两次支护之间设PVC复合防水板作为防水层。

1、初期支护

Ⅲ类围岩初期支护采用径向系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土。Ⅳ类围岩采用径向系统锚杆、超前锚杆、钢拱支撑配合喷射混凝土形成整体。

支护参数：Ⅲ围岩：预留变形量5cm，锚杆按梅花形布设，环向间距为120cm，纵向间距为120cm，锚杆、钢筋网（间排距20cm）全断面设置。Ⅳ类围岩：预留变形量8cm，系统锚杆按梅花形布设，环向间距为100cm，纵向间距为100cm，钢筋网（间排距20cm）拱墙全断面设置；超前锚杆设置于拱顶120º范围，锚杆直径25mm，长度450cm，环向间距35cm，纵向间距300cm。

2、二次衬砌

根据隧道荷载大小确定其厚度及是否采用钢筋混凝土，二次衬砌施作的合理时间应根据施工检测数据确定，尽可能发挥初期支护的承载力，但又不能超过其承载能力。Ⅲ、Ⅳ均采用素混凝土。

第3章 隧道通风设计及计算

3.1 隧道通风设计

在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。为了有效降低隧道内有害气体与烟雾的浓度，保证司乘人员及洞内工作人员的身体健康，提高行车的安全性和舒适性，公路隧道应做好通风设计保证隧道良好通风。 a.包家山隧道通风设计主要考虑以下因素：

（1）隧道长度及线形，包家山隧道长度为1855m，为长隧道，风阻力大，自然风量小；隧道纵断面采用单向坡，隧道进出口高程较大，因此出口段的有害气体浓度相对较大，设计时给予注意。

（2）交通量，包家山隧道为包茂线陕西控制线一段，车流量较大，为1120.5辆/h，且主要为中型货车和大型客车。

（3）隧道所处地区的地理、气候条件和周围环境的影响，秦岭地区为山区，年平均风速较大，应充分考虑利用。

（4）隧道内交通事故、火灾等非常情况。 （5）隧道工程造价的维修保养费用等。

b.根据《公路隧道工程设计规范》，本隧道通风应满足下列要求：

（1） 单向交通的隧道设计风速不宜大于10m/s，特殊情况下可取12 m/s，

双向交通的隧道设计风速不应大于8 m/s，人车混合通行的隧道设计风速不应大于7 m/s。

（2）风机产生的噪声及隧道中废气的集中排放均应符合环保的有关规定。 （3）确定的通风方式在交通条件等发生改变时，应具有较高的稳定性，并能适应火灾工况下的通风要求。

（4）隧道运营通风的主流方向不应频繁变化。

（5）隧道通风主要应对一氧化碳(CO)、烟雾和异味进行稀释。 c.通风方式的确定

隧道长度为1855m，交通量：1120.5辆/h，单向交通隧道。隧道营运通风作为营运过程中最大的日常开支项目之一，应慎重研究，主要包括需风量的确定及通风方式的选择。这些与隧道长度、断面、纵坡、地理位置、交通量大小及组成等密切相关。

LN=18551120.5=2.081062106，所以确定为机械通风，纵向射流式通风方式。3.2 需风量计算

包家山隧道通风设计基本参数：

道路等级：一级公路，单向双车道 行车速度：80km/h

空气密度：ρ=1.2 kg/m3

隧道起止桩号、长度、纵坡和设计标高：

桩号：K68+202～K69+965，长1855m；纵坡为K68+202～K69+965为1.8%的上坡；设计标高：进洞口PH=1242.000m，出洞口PH=1275.390m

隧道断面积：Ar=61.4㎡ 隧道当量直径：Dr=8.1m 设计交通量：1120.5辆/h

车辆组成：小型客车19.7%，大型客车29.5%，小型货车16.3%，中型货车25.3%，

大型货车8.7%，拖挂0.5%。

汽柴比：小货、小客全为汽油车，中货0.5：0.5，大客0.6：0.4，大货、拖挂全为柴油车。

隧道内平均气温：tm:tm20C （1）CO排放量

① 取CO基准排放量为：qco0.01m3/辆km ② 考虑CO的车况系数为：fa=1.0

③ 依据规范，分别考虑工况车速80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h（阻滞），不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表3-1所示：

表3-1 不同工况下的速度修正系数和车密度修正系数取值 工况车速（km/h) fiv Fd i1.8%80 1.16 0.75 60 1.0 1 40 1.0 1.5 20 1.0 3 10 0.8 6 ④ 考虑CO的海拔高度修正系数：

平均海拔高度：(1242.00+1275.39)／2 =1258.695m， ⑤ 考虑CO的车型系数

f=1.48.

fa如表：

表3-2 考虑CO的车型系数表

汽油车 车型 各种柴油车 旅行车、轻型小客车 货车 1 2.5 中型货车 5 大型客车 7 fm 1 ⑥ 交通量分解：

汽油车：小型客车221，小型货车182，中型货车142，大型客车198 柴油车：中型货车142，大型客车133，大型货车97，拖挂6 ⑦ 计算各工况下全隧道CO排放量：

Qco13.6106

qcofafdfhfivL(Nmfm)

m1当v80km时 Qco=

13.61060.0111.161.480.751855(142+133+97+6）

1+2211+1425+1822.5+1987



=0.0209m3/s

当v10km(交通阻滞)时 Qco=

13.61060.0110.81.4861000(142+133+97+6）

1+2211+1425+1822.5+1987



=0.0622m3/s

其他各种工况车速下CO的排放量用同样的方法计算，得出计算结果如表3-3：

表3-3 各工况车速下CO的排放量

工况车速（km/h） CO量（m/s） 380 60 40 20 10 0.0209 0.0240 0.0360 0.0721 0.0622 ⑧ 最大CO排放量：由上述计算可以看出，在工况车速为20km/h时，CO排放量最大，为：Qco=0.0721m3/s。 （2）稀释CO的需风量

①根据技术要求，CO设计浓度为：正常行驶δ=257.25ppm， 发生阻滞时（15min）δ=300ppm.

② 隧址设计温度tm=20℃,换算成为绝对温度T=273+20 =293。 ③ 隧址大气压无实测值，按下式计算：

PPOeMghRT101325e291039.81258.6958.3129387480.408Pa

④ 稀释CO的需风量：

QreqCOQCOPOPTTO10

2932736 （3） 烟雾排放量

0.0721257.2510132587480.408106348.41m3s

① 取烟雾基准排放量为：qVI2.5m3/辆km ② 考虑烟雾的车况系数为：fa=1.0

③ 依据规范，分别考虑工况车速80km/h，60km/h，40km/h，20km/h，10km/h

（阻滞），不同工况下的速度修正系数fiv和车密度修正系数fd如表所示：

表3-4 不同工况下的速度修正系数和车密度修正系

数取值

工况车速（km/h) fiv fd ④ 柴油车交通量如下：

柴油车：中型货车142，大型客车133，大型货车97，拖挂6 ⑤ 考虑烟雾的海拔高度修正系数： 平均海拔高度：

1242.0001275.3921258.695m80 2.6 0.75 60 2.05 1 40 1.38 1.5 20 0.824 3 10 0.824 6 i1.8% fh=1.258

⑥ 考虑烟雾的车型系数如表：

表3-5 考虑烟雾的车型系数表 柴油车 轻型货车 中型货车 大型货车、大型客车、拖集装箱车 挂车 0.4 1.0 1.5 3~4 ⑦ 计算各工况下全隧道烟雾排放量： QVI13.6106qVIfaVI()fdfhVI(f)ivVI(L)(Nmfmm1VI) ( )

算出各工况车速下的烟雾排放量如下表：

表3-6 各工况车速下的烟雾排放量

工况车速（km/h） 烟雾量（m/s） 380 60 40 20 10（交通阻滞时） 2.1423 1.5674 1.6478 1.6638 1.9870 ⑧ 最大烟雾排放量：由上述计算可知，在工况车速为10km/h时，烟雾排

放量最大，为：QVI2.1423m3s。

（4） 稀释烟雾的需风量为：

① 根据规范，取烟雾设计浓度为K=0.0070m1，则烟雾稀释系数C=0.0070 ② 稀释烟雾的需风量为：

Qreq烟雾QVI

C2.1423.04m30.0070306s

（5） 稀释空气内异味的需风量 取每小时换气次数为5次，则有：

QArreq异Ln

61.4185536005158.19m3s

（6） 结论

综合以上计算可知道，本隧道通风量由稀释CO的需风量决定，Qreq348.41ms。

3.3 通风计算 （1） 计算条件： 隧道长度：Lr=1855m 隧道断面积：Ar=61.4m2 隧道当量直径：Dr=8.1m 设计交通量：1120.5辆/h

计算行车速度：t=80km/h=22.22m/s 需风量：Qreq348.41ms 大型车混入率：r1=38.2% 隧道设计风速：vQreqrA348.41r61.45.67ms

隧址空气密度：ρ=1.2 kg/m3 隧道内所需升压力

隧道内所需的升压力由以下三项决定：

为

① 空气在隧道内流动受到的摩擦阻力及出入口损失率，即通风阻抗力：

L2Pr1errvr Dr218558.11.22=(10.60.025)5.672141.52Pa

LDr② 隧道两洞口等效压差： △Pn1er =(10.60.025③ 交通风产生的风压为：

ΔPt=

汽车等效抗阻面积：

AmAr18558.1)1.22222vn2

17.58Pa

2nvtvr2

Am=1r1Acsr1Ac1c1

cs (10.382)2.130.50.3825.371.02.71m2 隧道内车辆数： nΔPt=

2.7161.41.221120.51855360022.2225.98辆2

25.98(22.225.67)188.45Pa因此，隧道内所需要的升压力为：

pprpnpt

=141.52 +17.58-188.45=-29.62 Pa 规范规定：计算汽车通风力时，必须对计算行车速度分别计算，以20 km/h为一档分别计算，结果见表：

车速（km/h） ΔPr（Pa） ΔP最终取值 ΔPn（Pa） ΔPt（Pa） ΔP（Pa）（Pa） 80 60 40 20 141.52 141.52 141.52 141.52 17.58 17.58 17.58 17.58 188.45 110.94 40.74 0.036 —— 48.16 118.36 159.064 ΔP最大值183.92 10

141.52 17.58 -24.82 183.92 （3）1120型射流风机所需台数

1120型射流风机每台的升压力pj计算：

Pjvj12

5.67300.189，=0.87

Aj0.98m,2AjAr0.9861.40.016,vj30ms,vrvj代入得：Pj1.23020.016(10.189)0.8712.19225Pa 故 iPPJ183.9212.1922515.08516台

合计需要16台1120型射流风机，按每组2台布置，可布置8组共16台风机，有一定安全储备。 3.4 风机设置

选用1120型射流风机，按每组2台布置，布置8组共16台风机，最外面一台距洞口取56m，每组风机间距为249m。在通风机的使用中，可根据实际情况做出合理调整，做到最优化的布置及使用。

第4章隧道照明计算

隧道照明是消除隧道内驾驶所引起的各种视觉问题的主要方法。由于隧道照明不分昼夜，电光照明费用较高，因此，必须科学地设计隧道的照明系统，充分利用人的视觉能力，使隧道照明系统安全可靠，经济合理。

包家山隧道大致为东西走向，进、出口处地形缓和，植被条件良好，且隧道所在地空气湿润，因此洞外光线不是很强烈，对洞内照明设计有利。洞内照明为：入口段、过渡段、中间段和出口段，照明计算以照明灯具的资料为基础数据，并考虑了隧道内采用水泥混凝土地面为计算条件。 4.1根据规范所查的基本资料和系数

光源：高压钠灯100W、250W、和400W三种选择； 灯具养护系数：M=0.55——0.6； 灯具利用系数：=0.4； 路面类型：水泥混凝土路面； 路面计算宽度：W=7.5m；

灯具安装方式：双侧对称布置N=2，布置高度5m； 计算区域：纵向亮灯之间。 4.2 照明区段划分及亮度设计

照明接近段长度取洞外一个照明停车视距DS，对于纵坡为1.8%，设计时速为80km/h，取DS=96.6m。因此接近段长度取97m,接近段位于隧道洞外，其亮度来自洞外的自然条件，无需人工照明。

（1） 中间段

中间段的照明基本任务是保证停车视距，中间段的照明水平与空气透过率、行车速度以及交通量等因素有关。

根据《公路隧道通风照明设计规范》，中间段照明为L3=2.8cd/m2 ，长度为1855-82-72-89-133-60=1419m。

（2） 入口段

入口段的照明亮度Lth计算：

LthkL20(s)

Lth—入口段亮度（cd/m2）；

k—入口段亮度折减系数，本隧道按规范取值为0.028；

L20s()—洞外亮度，本隧道设计为4000 cd/m2。

将数据代入得：

Lth0.0284000112cdm2

入口段长度

Dth计算：

Dth1.154Dsh1.5tan100

Dth—入口段长度；

Ds—照明停车视距，本隧道按规范取值为97 m； h—洞口内净空高度，本隧道设计为6.93 m； 将数据代入得：

Dth1.154976.931.50.17681.086m，取82m。

入口段照明由基本照明和加强照明两部分组成。 （3）过渡段

过渡段由TR1，TR2，TR3三个照明段组成。各段照明要求和设计如下： ① TR1过渡段亮度计算：

Ltr1 =0.3 Lth =0.3×112=33.6(cd/m2)

TR1过渡段长度根据规范取72m。

过渡段1段照明由基本照明和加强照明两部分组成。 ② TR2 过渡段亮度计算：

Ltr2 =0.1Lth =0.1×112=11.2 (cd/m2)

TR2其长度按规范中规定取值为Dtr2 =89m 。 过渡段2照明由基本照明和加强照明两部分组成。 ③ TR3过渡段亮度计算：

Ltr3 =0.035Lth =0.035×112=3.92(cd/m2)

TR3本段长度取Dtr3=133m。 过渡段3照明由基本照明组成。 （4） 出口段

本隧道为单向交通隧道，设置出口段照明，出口段长度取60m，亮度取中间段亮度的5倍，出口段的亮度为：5×2.8=14 cd/m2。 出口段照明由基本照明和加强照明两部分组成。 （5）紧急停车带

根据《公路隧道通风照明设计规范》，紧急停车带的亮度应该大于7.0 cd/m2，

此计算取7.0 cd/m2。 4.3亮度验算：

（1）中间段亮度验算： a、路面平均水平照度计算：Eav=

MNWS10.40.55292007.514

38.55lx

b、路面亮度计算：对于水泥混凝土路面，

LavEav1337.55132.96cdm2 >2.8 cd/m2,

满载亮度要求，所以中间段灯具瓦数和数量为： 高压钠灯： 100瓦 1012个 间距14m （2）入口段亮度验算：

根据《公路隧道通风照明设计规范》可知，车速为80km/h时，隧道10m以内按基本亮度计算：EavMNWS =

10.40.55292007.51053.97lx

LavEav1353.97134.15cdm2

入口段余下72m亮度计算：Eav=

Lav1Eav131451.213111.63cdMNWS0.40.552470007.51.9

1451.2lx

m2，

>Lth112cd,

总亮度为： Lav111.632.96114.59cdm2m2满足亮度要求，入口段灯具瓦数和数量为： 高压钠灯：400瓦 382个 间距1.9m 100瓦 62个 间距14m （3）过渡段亮度验算： a、过渡段1： Eav=

Lav1Eav13435.811333.52cdMNWS0.40.552260007.53.5

435.81lx

m2，

>Lth133.6cd,

总亮度为： Lav33.522.9636.48cdm2m2满足亮度要求，过渡段1灯具瓦数和数量为： 高压钠灯：250瓦 212个 间距3.5m

100瓦 62个 间距14m

b、过渡段2： Eav=

Lav1Eav13117.33139.02cdMNWS0.40.552260007.513

117.33lx

m2，

>Lth111.2cd,

总亮度为： Lav9.022.9611.98cdm2m2满足亮度要求，过渡段2灯具瓦数和数量为： 高压钠灯：250瓦 72个 间距13m

100瓦 72个 间距14m

c、过渡段3： Eav=

Lav1Eav1353.97134.15cdMNWS0.40.55292007.510

53.971lx

m2，>Lth13.92cdm2,

满足亮度要求，过渡段3灯具瓦数和数量为： 高压钠灯：100瓦 142个 间距10m （4）出口段亮度验算： Eav=

Lav1Eav13152.331311.73cdMNWS0.40.552260007.510

152.33lx

m2，

>Lth314cd,

总亮度为： Lav11.732.9614.69cdm2m2满足亮度要求，出口段灯具瓦数和数量为： 高压钠灯：250瓦 62个 间距10m

100瓦 52个 间距14m

（5）紧急停车带亮度验算： EavMNWS0.40.551160007.55

=

93.87lx

Lav1Eav1393.87137.22cdm2，

满足亮度要求，紧急停车带灯具瓦数和数量为： 荧光灯：100瓦 71个 间距5m， 隧道内设有2个紧急停车带所以需要14个荧光灯。 4.4隧道在正常运营时的灯具数量安排表： 项目 瓦数 入口段 1 高压钠灯 100瓦 12 荧光灯 250瓦 — 400瓦 76 100瓦 — 过渡段 2 3 10 12 — — — — — 14 276 66 76 14 中间段 出口段 紧急停车带 合计 12 12 28 202 42 12 — — — — — — — — — — 共计灯具432个，灯具布置见图纸。

第5章 衬砌结构计算

5.1设计基本资料

图6.1结构断面图

5.1.1岩体特性

岩体为Ⅲ级围岩，计算摩檫角=50º，岩体重度γ=23KN/m³，围岩的弹性

i反力系数K=500MPam，基底围岩弹性反力系数Ka1.25K。 5.1.2衬砌材料

采用C20混凝土，重度=23kN轴心抗压强度标准值

m，弹性模量E3c25.5GPa，混凝土衬砌

fck13.4MPa，混凝土轴心抗拉强度标准值

ftk1.54MPa。

5.1.3结构尺寸

rrr1543cm R1573cm 190° 793cm R2823cm 213° 100cm R3130cm 359°

23B=1146cm， H=850.6cm da=116.9 cm d（拱顶厚度）=30cm 假设起拱线以下的起拱线为一段圆弧，半径为r4，圆心角为4。 5.2计算作用在衬砌结构的主动荷载

作用在结构上的荷载形式为匀布竖向荷载q和均布水平向荷载e，其侧压系数为0.3，即e=0.3q

均布竖向荷载: q=0.452S1''1iB5

 =68.1444 (KN)

均布水平向荷载: e=0.3q=20.44332 (KN) 5.3绘制分块图

因结构对称，荷载对称，故取半跨计算，如图6.2

图6.2 结构分块图

5.4计算半拱轴线长度（不计算仰拱）

a、由图可知，水平线以上轴线为一圆弧，半径为r1 ， r1=558cm，

''190°，水平线以下轴线为两圆弧，半径为r2 r3 ，r2=808cm ，r3=115cm，

''''213°， 359°。

b、计算半拱轴线长度S及分块轴线长度s

S1=r1'180=5581=8082=1153i18090=876.504 cm 13=183.329cm 59S2=r2S3=r3''1801801801801=118.421cm

半拱轴线长度: S=s8s=S+S2+S3=876.504+183.329+118.421=1178.254cm

分块长度：s==147.28175cm 5.5计算各分段截面中心的几何要素 5.5.1求各截面与竖轴的夹角

=1sr'1180=

147.28175558180=15.1230°

2=

2sr=

'1180180=2=30.2460°

13s3r=

'1180=3=45.3689°

14s4r=

'1180=4=60.4919°

15s5r=

'1=5=75.6149°

16ss16r6'218090=

6147.28175876.50480818090=90.5096°

=7+

sr'2180=100.9534°

+s3'8=+

7ss3r'2180180r3=162.0001°

校核角度：=1+2+3=90+13+59=162°

85.5.2求各截面的中心坐标（单位：cm）

x= 0 y=0

00x1=r1sin=558sin15.1230°=145.5778

1'y=r1'1'(1cos)558(1cos15.1230)=19.3247

1x2=r1sin2=558sin30.2460=281.0722

y2=r1(1cos2)558(1cos30.2460)=75.9602

''x3=r1sin3=558sin45.3689=397.0978

y=r3'1'(1cos)558(1cos45.3689)=165.9830

3x4=r1sin4=558sin60.4919=485.6196

y4=r1(1cos4)558(1cos60.4919)=283.1590

'x5=r1sin=558sin75.6149=540.5055

5'y=r5'1'(1cos)558(1cos75.6149)=419.3716

5x6=r2cos(90)250=557.9680

6y6=r2sin(90)r1=565.1864

6'7''x7=r2sin-250= 543.2799

y7=r1r2sin90558808sin100.953490=711.5285

''7'x8=425.7+r4sin180=465.8720

88y=r81'r'4cos180153.8835.4374

坐标校核：

x8=

B2da9.1=573-107.8=465.2

y8=H-

d2=835.6

，计算过程见5.1、5.2表

5.6计算基本结构的单位位移ik=113E=21s1Is3E=

i1.472817530.2551088995.8472901.731927104

=122iiyIii=4.409300104

22=

3E3Essy=ssI1yiIi12=1.932452103

2=2.987490103

32.987505= 22校核： +211+211++12—2280 1.4710=ss 满足精度要求，说明变位计算结果正确。

在误差允许范围内，曲墙拱结构几何要素见表5.1

表5.1 曲墙拱结构几何要素及ik计算过程表

要素 截面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 i sini cosi xi yi d i0.0000 15.1230 30.2460 45.3689 60.4919 75.6149 90.5096 100.9534 162.0001 0.0000 0.2609 0.5037 0.7116 0.8703 0.9686 0.9999 0.9818 0.3090 1.0000 0.9654 0.8639 0.7025 0.4925 0.2484 -0.0089 -0.1900 -0.9511 0.000000 1.455778 2.810722 3.970978 4.856196 5.405055 5.579680 5.432799 4.658720 计算过程表

0.000000 1.932470 0.759602 1.659830 2.831590 4.193716 5.651864 7.115285 8.354374 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3000 0.3003 0.4445 1.1690 表5.2 曲墙拱结构几何要素及 要素 截面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ikIi 1I0.002250 0.002250 0.002250 0.002250 0.002250 0.002250 0.002257 0.007319 0.133126 iyIii yI2ii 1yiIi2 积分系数 1 4 2 4 2 4 2 4 1 444.444444 444.444444 444.444444 444.444444 444.444444 444.444444 443.124917 136.632554 7.511692 8995.847290 ∑ 444.444444 632.817068 1376.088533 3144.309168 6524.925301 11988.749280 19607.078788 8998.203393 62.755484 524.282787 657.305443 22902.462160 100373.97090155174.250800 0 0.000000 85.887556 337.600889 737.702221 1258.484444 1863.873778 2504.481765 972.179563 0.000000 16.597512 256.442310 1224.460280 3563.511968 7816.557284 14154.990330 6917.334658 5.7计算主动荷载在基本结构中产生的位移1p、2p 5.7.1衬砌每一块上的作用力

竖向力：Qqbi (kN)

i式中bi——相邻两截面之间的衬砌外缘的水平投影。 侧向水平力：Eiehi (kN)

式中hi——相邻两截面之间的衬砌外缘的竖直投影。

自重力：Widi1di2sh(kN)

以上各集中力均通过相应荷载图形的形心。 5.7.2主动荷载在基本结构上产生的内力

分块上各集中力对下一分点的截面形心的力臂由CAD图量取，并分别记为

a、aw、a

qe弯矩：

M0ipM0(i1)pxQWyEQaii1ii1iqEaWaieiw（kNm） 轴力：

N=sinQWcosE （kN）

ipiiii0式中 x、y——相邻两截面中心点的坐标增量：

iix=xi-xi1

iy=yii-yi1

M、Nip的计算过程如下表所示: ip表5.3

00M0ip计算过程表

参数 集中力（KN） Qi Ei Wi 截面 0 0 0 0 1 101.8710.1624.06825878 441 21 2 94.78810.16211.877860 441 569 3 81.56810.16218.889847 441 628 4 61.94310.16224.59320 441 314 5 38.43310.16228.002442 441 047 6 1.226510.16630.60399 7522 650 7 0 12.61431.073977 846 力臂（m） a qQaa eaw iqWaiwEeii 0 -72.229998 -58.769093 -39.887166 -20.069616 -5.265382 0.073596 0 0 0.709 0.620 0.489 0.324 0.137 -0.060 0 0 0.729 0.679 0.583 0.446 0.278 0.091 -0.114 0 0.244 0.420 0.568 0.676 0.737 0.747 0.702 0 -7.408419 -6.900297 -5.924703 -4.532449 -2.825159 -0.925245 0.681209 0 -0.992646 -4.988579 -10.729309 -16.625081 -21.078351 -22.860927 -21.81384 8 0 20.354265 24.204891 0 -0.751 0.592 0 16.120578 -14.329296 表5.4

参数 截面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 M0ip计算过程表

Qi1i1W E i1i1xi y ixiQi1i1WyE ii1i1M0ip 0 0 112.038319 0 0 4.068211 0 1.455778 1.354944 1.160256 0.885218 0.548859 0.174625 -0.146881 -0.774079 0 0.193247 0.566355 0.900228 1.171760 1.362126 1.458148 1.463421 1.239089 00 0 -151.805648 -251.763509 -273.285305 -209.020112 -74.987903 64.747585 350.991872 0 0 -2.304052 -14.354847 -40.818749 -80.949421 0 -80.631063 -305.398733 -628.058268 -983.389468 216.989620 15.945790 308.720908 34.835418 380.826609 59.428732 429.422492 87.431139 440.816613 118.034789 453.43159 149.108635 -1302.527893 -127.487541 -1528.715913 -172.734589 -1657.078650 -184.758869 -1489.888890 表5.5Nip计算过程表

参数 截面 0 1 2 3 4 sincosii (WE) E sin(WiE)cosiEN ip0 0.0000 0.2609 0.5037 0.7116 0.8701.0000 0.9654 0.8639 0.7025 0.000000.000000 0.000000 29.230997 109.297672 219.685798 331.433398 0.000000 -3.927451 -13.775568 -24.471881 -29.268551 0.000000 25.303346 95.522104 195.213917 302.164740 112.038319 -4.068211 216.989620 -15.945790 308.720908 -34.835418 380.826609 -59.428735 6 7 8 3 0.9686 0.9999 0.9818 0.3090 0.4925 2 429.422492 -87.431130.2484 9 -0.0089 440.816613 -118.034789 -0.1900 453.43159 -149.108635 -0.9511 473.785855 -173.313526 415.938629 440.772531 445.179135 146.399829 -21.717895 1.050510 28.330641 164.838495 8 394.220731 441.823041 473.509776 311.238324 校核：M=q8q20BBx8= -700.389206 （KNm24）

M=e8e00H= -739.557913 （KN2m）

M8w=WWW1x8xa1w14w4W2xxa82w28WW3xx8xx3a

w34xxaWx85x5aw5686aw67xxaWa87w78w8

= -41.390835 （KNm） M=Mip0+M8q0+M8e008w= -1481.337954 （KNm）

1001000.5739计算误差：

1489.888891481.3379541489.88889〈 5

在误差范围内。

5.7.3主动荷载位移1p，2p

1p=

2p=

3EssM=-0.134628 Iipi0ipi0M3EI(y)=-0.548081

i1p+2p=-0.682709 =

sp3EsM0ip1yiI=-0.682709

i校核：1p+2p=sp

表5.61p，2p计算过程表

参数 截面 0 1 2 3 4 5 6 7 8 M ip01I iyi 1+y iM IiPi0yMIi0iPi 1yMI0iPiI 0.000000 444.444444 -80.6310444.44463 444 -305.39444.4448733 444 -628.058444.444268 444 -983.389444.444468 444 -1302.52444.4447893 444 -1528.71443.1245913 917 -1657.07136.6328650 554 -1489.887..51168890 92 5.7.4墙底位移计算

单位弯矩作用下墙底截面产生的转角： 1=

1积分 系数 1 4 2 4 2 4 2 4 1 ∑ 0.000000 0.193247 0.759602 1.659830 2.831590 4.193716 5.651864 7.115285 8.354374 1.000000 1.193247 1.759602 2.659830 3.831590 5.193716 6.651864 8.115285 9.354374 0.0000 -35836.02796 -135732.7701 -279137.0082 -437061.9853 -578901.2852 -677412.1121 -226410.8881 -11191.58646 -6992746.159 0.0000 -6925.204896 -103102.8836 -463319.9803 -1237580.347 -2427747.582 -3828641.129 -1610977.996 -93498.6989 -28468030.47 0.0000 -42761.23286 -238835.6537 -742456.9885 -1674642.332 -3006648.867 -4506053.242 -1837388.884 -104690.2845 -35460776.63 kIa=1.201869105

8主动荷载作用下墙底截面产生的转角： 0apM08p=-0.017906512

15.8解主动荷载作用下的力法方程

aX111paX122pa1P0 0

aX211paX222pa2P式中：a1111 a121=1.852114104

fa21121=5.413386104

a2222f21=2.771303103

aa1p1p0ap=-0.152535

0ap2p2pf=-0.697679

其中：f——拱矢高，f22y28=8.354374

122paaaa解： X1p==204.514584 （KN/m） aaa1p121122 X2paaaa==211.801944 （KN） aaa112p211p21211225.9求主动荷载作用下各截面的内力,并校核计算精度

M=Xip1pyXii2pM （KN/m）

ip0ip0Nip=Xcos2pN （KN）

计算过程见表5.7

表5.7

参数 截面 0 1 2 Mip，Nip计算过程表

ipiM ip0X 1p X2pyiM ipMI yiMI0 ipi 积分 系数 1 4 2 N ip0X2pcos Nip i3 4 0.000000 -80.631063 -305.398733 -628.058268 -983.389468 204.514584 204.514584 204.514584 204.514584 204.514584 0.00000 204.514584 40.9300164.890 12611 160.88560.00180 1031 351.555220 599.736265 -71.988464 -179.138619 90895.37058 73250.04926 26667.12486 -31994.87286 -79617.16392 0 25.303346 95.522104 211.801944 204.473596 182.975699 14155.35227 20256.40138 -53106.04982 -225443.1652 211.801944 229.776942 278.497803 344.004782 406.477205 4 2 195.2148.790865 13917 302.1104.312457 64748 5 6 7 8 ∑ -1302.527893 -1528.715913 -1657.078650 -1489.888890 204.5888.237-209.7-93233.-390996.14584 199 7611 82657 1902 204.51197.07-127.1-56332.-318383.14584 578 25549 49835 6195 204.51507.0354.4614584 1192 7126 7442.547373 52955.81976 30379.82605 -2524725.213 4 394.252.611603 20731 441.8-1.885037 23041 473.5-40.242369 09776 446.832334 439.938364 433.267407 2 4 204.51769.47484.03636.314584 2650 98344 97658 -302177.7323 1 311.2-201.444829 109.738324 93496 5.10求单位弹性反力作用下，基本结构中产生的变位1、2 5.10.1各截面的弹性反力强度

最大弹性反力零点假定在截面3，即=；最大弹性反力值假定在截面5，

b3即=，弧（ah）=

h523弧（ab）

cos=icos222拱圈任意截面的外缘弹性反力强度：222bcoscos22bhih （kPa）

4cos=cos223coscos23254h0.68990.68990.47200.2199h0.592082

边墙任意截面的外缘弹性反力强度：=1i2'yi （kPa） 2h'yh5.10.2各分块上的弹性反力集中力Ri

ii1，作用方向垂直于衬砌外缘，并通过分块上Si外（kN）Ri=2 弹性反力图形的形心。

以上计算过程见表6.8：

表5.8各点弹性反力的计算过程表

参数 截面 4 5 6 7 8  ih i12ihsi外 Rih 1.439461 1.195667 1.414496 1.015261 0.334009 k sin cos kkRhh 0.382463 1.158123 1.414355 0.996783 0.0103209 Rvh 0.581140 1.000000 0.871256 0.482285 0.000000 0.290570 0.790570 0.935628 0.676771 0.241143 1.512411 1.512411 1.511815 1.500154 1.385106 60.4919 0.8703 0.4925 0.22484 -0.00890.5096 0.9999 9 100.953-0.1900.9818 4 0 162.000-0.9510.3090 1 1 75.6149 0.9686 0.216435 0.297004 -0.012589 -0.192900 -0.317676 5.10.3弹性反力集中力与摩檫力集中力的合力Ri（不用考虑摩檫力） 5.10.4计算Ri作用下基本结构的内力

M=Ririk （kNi0i0m）

N=sinRivcosiRh （kN）

5.10.5计算Ri作用下产生的荷载位移1、2

1=

3EssMI0ii0ii=-2.514159104

M=3E(I212y)=-1.48422110

3i+=-1.73563710

3=3EssM0i1yiI=-1.735637103

i校核：1+2=s，故计算正确。

表5.11

参数 R40.43946 17 r4kR4 截面 r4kM的计算过程表

i0R5 R6 R7 R8 M0i hr rR r rR r rR r rR 5k5k56k6k67k7k78k8k84 5 6 7 8 0.5041 1.925 3.225 4.346 4.926 0.221532 0.845962 1.417262 1.909898 2.164785 _ 0.68493 2.092 3.402 4.276 _ 0.824329 2.501335 4.067659 5.112672 _ _ 0.7394 2.154 3.295 _ _ 1.048995 3.055903 4.674653 0i_ _ _ 0.7114 2.014 _ _ _ 0.810302 2.293996 _ _ _ _ 0.9234 _ _ _ _ 0.4104 -0.221532 -1.670291 -4.967592 -9.843762 -14.656506 表5.12

参数 i 截面 4 61.8368 5 77.2960 6 91.9029 7 102.5790 8 163.0004 N的计算过程表

vsini cosi R siniRvRh cosiRhN0i 0.8816 0.9755 0.9994 0.9760 0.2924 0.4720 0.2199 -0.0332 -0.2178 -0.9563 0.216435 0.513439 0.50085 0.30795 -0.009726 1 0.188363 0.497317 0.500800 0.302345 -0.003005 0.383463 1.540586 2.954941 3.951724 4.054933 0.188363 0.382682 -0.026299 -0.750828 -3.856647 0 0.114635 0.527099 1.053173 3.853642 表5.13

参数 截面 4 5 6 7 8 ，计算过程

2M0i 1I iyi 1+y iMI0ii yMIi0ii 1yMI0iiI -0.221532 444.444444 -1.670291 444.444444 -4.967592 443.124917 -9.843762 136.632554 -14.656507.511696 2 2.831590 4.193716 5.651864 7.115285 8.354374 3.831590 5.193716 6.651864 8.115285 9.354374 -98.458667 -742.351555 -2201.263793 -1344.978343 -110.095159 -13058.859670 -278.794577 -3113.211594 -12441.243590 -9569.904229 -919.776134 -77092.315760 -377.253244 -3855.563149 -14642.50738 -10914.88257 -1029.871293 -90151.17542 积分 系数 2 4 2 4 1 ∑ 5.11解单位弹性反力作用下的力法方程

aX11211aX122a10 0

aX1aX222a2式中：a1111 a121=1.852114104

fa21121=5.413386104

a2222f21=2.771303103

10aM1084-1.76152010 （rad）

1aa20a=-4.275679104

0a2f=-2.955861103

其中：f——拱矢高，f解： Xy8

12211=a22a212aa=-1.885313 （KN·m）

aaa1122 X22=a11a212aa=1.434868 （KN）

aaa2111122代入原方程检验，计算正确。

单位弹性反力作用下截面的内力，并校核计算精度

Mi=X=X1+X2yi+M0i0i （KN·m）

Ni2cosi+N （KN）

计算过程见表5.14：

表5.14

参数 截面 0 1 Mi，N i计算过程表

iiM i0X1 X2yMii MIiiMyIi 0.000000 0.000000 0.000000 -1.885313 -1.885313 -1.885313 0 0.277284 1.089929 -1.885313 -1.608029 -837.90 16888 -714.6-138.10979555 68 积分 系数 1 4 N i0X2cos iNi 0 0 1.434868 1.385176 1.239540 2 -0.795-353.5-268.522384 040 345 2 0 1.434868 1.385176 1.239540 3 4 5 0.000000 -0.221532 -1.670291 -4.967592 -9.843762 -14.656506 -1.885313 -1.885313 -1.885313 -1.885313 -1.885313 -1.885313 2.381637 4.062958 6.017429 8.109679 10.209495 11.987424 0.496324 1.956113 2.461825 6 7 8 220.588444 869.383555 1094.144443 1.256556.9774 07874 -1.519-207.6580 24096 -4.554-34.21395 1212 2843.163702 366.139317 2461.737781 4588.531057 3147.567564 -1477.304616 -285.81326 23752.77705 4 2 4 0 0 0.114635 0.527099 1.053173 3.853642 1.008051 0.706739 0.356476 1.008051 0.706739 0.471029 0.514337 0.780533 2.489001 2 4 1 -0.012762 -0.272640 -1.364641 ∑ 5.12最大弹性反力值h的计算 先求位移hp、1h

3ap=M=M==8p5.81822810 （rad）

5a8-5.473786101（rad）

hp=4p3E3EssMMikMipIik+yahap=2.295819102

ih4=

MiI+yaha=-2.445453104

i=h1hp=93.562303

hkv计算过程见表6.15：

表6.15 h计算过程表

参数 1 Ii截面 5 444.444444 M ikM iPMi MMIikiip MMIiki i 积分 系数 4 0.0000 -209.77612.461825 1 0.0000 0.000000 6 7 8 425.448799 101.811202 6.231827 1.5268 3.0516 4.1886 -127.12551.256774 49 54.467126 -1.519580 484.09834-4.554395 4 ∑ -82020.1176 21112.90445 13981.94899 -65606.66841 810.857652 -589.029562 -131.542112 -865.945056 2 4 1 5.13计算多余力X1、X2

X=X1pX1h=204.514584+（-1.885313）93.562303

1=28.120358 （KN·m）

X=X2pX2h=211.801944+1.43486893.562303

2 =346.051499（KN·m） 5.14计算衬砌截面总内力并校核计算精度 5.14.1衬砌各截面内力

M=Mip+Mih （KN·m）

iN=N+N （KN）

iipih计算结果见表6.16：

表5.16 计算结果 参数 Mip 截面 0 204.514584 1 164.812611 2 60.001031 3 -71.988464 4 -179.138619 5 -209.77611 6 -127.12MihM iN ipNi hN i -176.394226 -150.450897 -74.417959 46.437216 183.018437 230.334017 117.586628.120358 14.361714 -14.416928 -25.551248 3.879818 20.557907 -9.5388211.801944 229.776942 278.497803 344.004782 406.477205 446.832334 439.938134.249555 129.600257 115.974217 94.315573 66.124128 44.070558 48.12255346.051499 359.377199 394.47202 438.320355 472.601333 490.902892 488.060MIii MyIiiiMyIiiih12497.93688 6382.981233.493994 2508 -6407.5-4867.123549 67703 -11356.-18849.11021 21241 1724.364882.693554 0596 9136.8438317.37546 4374 -4226.9-23889. 0 — — — — — 0 -6154.3积分 系数 1 4 2 4 2 4 2 7 8 ∑ 5549 54.467126 484.098344 70 -142.175409 -426.119685 79 -87.708278 57.978659 364 433.267407 109.793496 4 73.028465 232.876666 918 506.295872 342.670162 14965 94852 -11983.-85268.80603 19529 435.5173638.47829 8827 -36167.-3023703401 6.6582 88189 -33998.05771 1674.566053 -146626.4412 4 1 5.14.2校核计算精度 墙底截面最终转角：

aapha=5.81822810393.562303(5.473786105)

=60968427104 校核：

3E3EssMIii+=-3.6301411070

aMMiiyyiIi+

fa=1.72982191070

3EksiihI+y=7.80282110 ah5a h=7.796859105

7.802821105相对误差是：

7.79685910557.796859100.0764136%<5%,误差均在范围

内，符合要求。

5.15绘制内力图 （如图5.3）

346.051499359.377199394.47202-14.416928-25.55124814.36171428.120358438.320355472.6013333.879818490.90289220.557907-9.538879488.06091857.978659506.295782-87.708278弯矩（KN·m）轴力（KN）342.670162结构内力图

图5.3 结构内力图

5.16衬砌截面强度验算 按照承载力极限状态验算：式中：scscNkbdafck/c

——混凝土衬砌构件抗压验算时效应分项系数，取3.95

Nk——轴力标准值,由计算得到, Nk=N8342.670162KN

——构件纵向弯曲系数,这里为隧道衬砌,取1.0;

——轴向力偏心影响系数,取为0.799

b——截面宽度,取1.0m

adf——截面高度，1.169m

——混凝土轴心抗压强度标准值，按规范取：10MPa

ckc——混凝土衬砌构件抗压验算时抗力系数1.85

Nk=3.95x342.670162=1353.54714KN

scbdafck/=1x0.799x1x1.169x10x1000/1.85=5048.816216KN

c 左边小于右边， 满足规范要求。