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目录1.概况 .......................................................................................................错误!未定义书签。
1.1课程设计目 ................................................................................错误!未定义书签。
1.2课程设计题目 ............................................................................错误!未定义书签。
1.3 课程设计资料 ...........................................................................错误!未定义书签。
2. 课程设计内容.....................................................................................错误!未定义书签。
2.1隧道纵断面设计 (2)2.2隧道衬砌原则内轮廓设计 (3)2.3 隧道衬砌设计 (4)2.4 衬砌基本尺寸拟定 (4)2.5隧道防排水设计 (4)2.6.隧道施工办法 (8)2.7辅助施工办法 (10)3.个人心得 (12)4.参照文献 (12)1、概况1.1课程设计目通过课程设计是使学生公路隧道支护构造基本设计办法，熟悉公路隧道施工工艺，掌握公路隧道施工设计基本办法。
1.2课程设计题目公路隧道设计1.3课程设计资料两车道高速公路、隧道Ⅴ级围岩、时速120㎞/h2、课程设计内容2.1隧道纵断面设计：隧道内纵坡形式，依照《公路隧道设计规范J TG D70-》，设立单面坡，坡度采用2%,建筑界限底线与路面重叠。
《隧道工程》课程设计一、课程设计任务书（一）设计题目《成都至泸州高速公路二峨山隧道工程衬砌结构计算》（二）提供资料1、《成都至泸州高速公路二峨山隧道工程地质勘察报告》2、成都至泸州高速公路二峨山隧道平面布置图3、成都至泸州高速公路二峨山隧道剖面（三）设计内容⑴隧道围岩地质分级⑵确定围岩物理力学参数⑶确定隧道建筑限界尺寸⑷确定隧道内轮廓尺寸⑸计算隧道围岩压力⑹衬砌结构的设计⑺计算衬砌结构的内力⑻衬砌结构的配筋计算（四）设计要求⑴计算书要求书写工整、数字准确、图文并茂。
⑵制图要求所有图线、图例尺寸和标注方法均应符合新的制图标准，图纸上所有汉字和数字均应书写端正、排列整齐、笔画清晰，中文书写为仿宋字。
⑶成果内容①详细的计算过程；②必要的计算说明；③计算成果图表（围岩分级表、围岩参数表、建筑限界尺寸图、隧道内轮廓尺寸图、隧道围岩压力计算成果示意图、复合衬砌支护参数图、衬砌结构计算成果图、配筋计算成果表）（四）个人任务学号洞段车道设计时速5个洞段分别是K37+350～K37+460；K37+350～K37+460；K38+820～K38+990；K38+990～K39+580；K39+580～K39+710；4种车道：两车道；两车道带紧急停车带；三车道；三车道带紧急停车带；2种设计时速：高速公路120公路/小时；高速公路100公路/小时；一级公路80公路/小时；一级公路60公路/小时；二、课程设计指导书（一）隧道围岩地质分级划分隧道围岩级别划分依据《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）中的3.6节《围岩分级》中各项规定进行划分。
结合《隧道地质勘察报告》中的地层岩性的描述、岩石物理力学性质、结构面特征、洞室埋藏深度、水文地质条件、不良地质现象、施工方法等因素综合分析确定。
工作步骤隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，按以下顺序进行：⑴根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级。
目录题目：隧道工程课程设计.............................................................................................................. - 3 -一、设计依据.................................................................................................................................. - 3 -二、设计资料.................................................................................................................................. - 3 -三、隧道方案比选说明.................................................................................................................. - 3 -1.平面位置的确定................................................................................................................... - 3 -2.纵断面设计........................................................................................................................... - 4 -3.横断面设计........................................................................................................................... - 4 -四、二次衬砌结构计算.................................................................................................................. - 4 -1.基本参数............................................................................................................................... - 4 -2.荷载确定............................................................................................................................... - 4 -3.计算衬砌几何要素............................................................................................................... - 5 -4.载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移................................................................... - 7 -5.外荷载在基本结构中产生的内力....................................................................................... - 8 -6.主动荷载位移..................................................................................................................... - 10 -7.载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移..................................................... - 11 -四、墙底（弹性地基梁上的刚性梁）位移................................................................................ - 14 -五、解力法方程............................................................................................................................ - 15 -六、计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力................................................................ - 16 -七、最大抗力值的求解................................................................................................................ - 17 -八、计算衬砌总内力.................................................................................................................... - 18 -1.相对转角的校核................................................................................................................. - 19 -2.相对水平位移的校核按下式计算..................................................................................... - 19 -九、衬砌截面强度检算................................................................................................................ - 20 -1.拱顶..................................................................................................................................... - 20 -2.墙底偏心检查..................................................................................................................... - 20 -十、内力图.................................................................................................................................... - 21 --21-- 1 -- 2 -隧道工程课程设计一、设计依据本设计根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）,《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）进行设计和计算。
隧道工程课程设计概述隧道工程是一门重要的工程学科，它涉及到隧道构筑时所需要的各种技术和知识，包括地质勘察、隧道设计、隧道施工等方面。
为了使学生能够全面了解隧道工程的原理和实践，各大高校也纷纷开设了隧道工程课程。
本文将就隧道工程课程设计的概述进行详细的介绍。
一、隧道工程课程设计的意义隧道工程课程设计是隧道工程学科的重要组成部分，它的意义在于帮助学生全面了解隧道工程的技术和应用，培养对隧道工程的兴趣和热爱，提高学生的隧道工程实践能力，使他们在今后的工作中更好地应用所学知识。
二、隧道工程课程设计的内容隧道工程课程设计的内容非常丰富，它通常包括以下方面：1、隧道勘探设计：主要包括隧道建设前的勘察、地质调查、隧道环境分析等内容，以充分了解隧道工程建设的地质条件和环境情况。
2、隧道设计：主要包括隧道布置和断面形状设计、隧道照明与通风设计、隧道排水系统设计等内容，以保证隧道的安全、高效和舒适。
3、隧道施工管理：主要包括隧道施工的质量、安全、进度控制、工期管理等方面的内容，以确保隧道施工的有效进行。
三、隧道工程课程设计的方法隧道工程课程设计的方法主要有以下几种：1、课堂讲授：通过课堂讲授，将隧道工程的理论知识、技术方法和实践经验等内容传授给学生，使他们能够全面理解隧道工程的各个方面。
2、案例分析：通过分析一些隧道工程的典型案例，引导学生掌握隧道工程设计、施工中的技术问题和处理方法，提高他们的实践能力和解决问题的能力。
3、论文写作：通过让学生进行隧道工程相关的实验和调查研究，并要求他们撰写论文，有助于提高学生的学术能力、知识技能和创新能力。
四、隧道工程课程设计的评估方式隧道工程课程设计的评估方式通常包括以下几个方面：1、课堂表现：学生在课堂上的发言、提问和演示等表现，以及对作业和自习的完成情况等。
2、论文评分：对学生的论文进行评分，包括论文的主题、结构、内容、语言表达等方面的评估。
3、实践能力：对学生在实验和调研中的实践能力和独立思考能力进行评估，以及对设计方案和解决方案的评估。
隧道工程课程设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】1初始条件某高速公路隧道通过III 类围岩(即IV 级围岩)，埋深H=30m ，隧道围岩天然容重γ=23 KN/m3，计算摩擦角ф=35o ,变形模量E=6GPa,采用矿山法施工；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。
2隧道洞身设计隧道建筑界限及内轮廓图的确定该隧道横断面是根据两车道高速公路IV 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下：W —行车道宽度；取×2mC —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为×2mH —建筑限界高度；取为L L —左侧向宽度；取为R L —右侧向宽度；取为 L E —建筑限界左顶角宽度；取R E —建筑限界右顶角宽度；取h —检修道高度；取为 隧道净宽为++++=12m设计行车速度为120km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图：图1 隧道内轮廓限界图根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为50cm （一次衬砌为15cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下：图2 隧道内轮廓图 得到如下尺寸:11.2m R 5.6m R 9.47m R 321===，，3隧道衬砌结构设计支护方法及衬砌材料根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。
复合式衬砌应符合下列规定：1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。
2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。
IV 级围岩：初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为12-15cm ，拱墙的锚杆长度为，锚杆间距为； 二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm 因此确定衬砌尺寸及规格如下：深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB Φ20×，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。
隧道工程课程设计公路80一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握隧道工程的基本概念、分类及构造，理解公路80隧道工程的特点。
2. 使学生了解隧道工程的施工方法、技术要点及安全管理措施。
3. 引导学生掌握隧道工程中的关键参数计算方法，如隧道断面尺寸、支护结构设计等。
技能目标：1. 培养学生运用隧道工程知识解决实际问题的能力，如分析公路80隧道工程案例。
2. 提高学生进行隧道工程图纸识读、施工方案制定及施工组织设计的能力。
3. 培养学生运用专业软件或工具进行隧道工程相关计算和分析的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱工程专业，增强对隧道工程建设的责任感和使命感。
2. 培养学生团结协作、勇于创新的精神，提高面对工程挑战的自信心。
3. 引导学生关注隧道工程对环境的影响，树立绿色环保意识。
课程性质：本课程为专业实践课程，以实际工程案例为载体，结合理论知识，培养学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
学生特点：高二年级学生，具备一定的物理、数学基础，对工程专业有浓厚兴趣，具备一定的自主学习能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，提高学生的专业知识水平和实践技能。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 隧道工程基本概念：包括隧道的定义、分类、功能及构造，重点讲解公路80隧道的特点及设计要求。
教材章节：第一章 隧道工程概述2. 隧道施工技术：介绍隧道施工方法、工艺流程、施工组织设计及安全管理措施。
教材章节：第二章 隧道施工技术3. 隧道支护结构设计：讲解隧道支护结构类型、设计原理及计算方法，分析公路80隧道支护结构设计案例。
教材章节：第三章 隧道支护结构设计4. 隧道工程关键参数计算：包括隧道断面尺寸、围岩稳定性分析、施工监控量测等，结合公路80隧道工程进行案例分析。
教材章节：第四章 隧道工程计算5. 隧道工程案例分析：选取典型隧道工程案例，分析其设计、施工及管理过程中的成功经验和教训。
马桂军隧道工程课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握隧道工程的基本概念、设计原理和施工技术，培养学生解决实际工程问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能理解隧道工程的基本概念、分类、构造及特点；掌握隧道工程的设计原理、施工方法和技术要求。
2.技能目标：学生能运用所学知识进行隧道工程的设计和计算；具备分析、解决实际工程问题的能力。
3.情感态度价值观目标：学生培养对隧道工程事业的热爱和敬业精神，树立正确的工程观念，增强社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括隧道工程的基本概念、分类、构造及特点，隧道工程的设计原理、施工方法和技术要求。
具体安排如下：1.隧道工程的基本概念、分类、构造及特点：介绍隧道的定义、分类、构造要素及各类隧道的特点。
2.隧道工程的设计原理：讲解隧道工程的设计流程、设计方法、设计原则及设计中的关键环节。
3.隧道工程的施工方法和技术要求：介绍隧道工程的施工准备、施工工艺、施工和管理，以及施工中的质量控制和安全防范措施。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
主要教学方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握隧道工程的基本概念、设计原理和施工技术。
2.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解隧道工程在实际工程中的应用和解决问题的方式。
3.实验法：学生进行隧道工程的实验，培养学生的实践能力和创新精神。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
具体如下：1.教材：选用国内权威的隧道工程教材，确保学生掌握坚实的基础知识。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的经典著作和最新研究成果，拓宽视野，加深理解。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣和效果。
4.实验设备：配置完善的实验设备，为学生提供实践操作的机会，培养学生的实践能力。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。
1初始条件某高速公路隧道通过III 类围岩(即IV 级围岩)，埋深H=30m ，隧道围岩天然容重γ=23 KN/m3，计算摩擦角ф=35o ,变形模量E=6GPa,采用矿山法施工；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。
2隧道洞身设计2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定该隧道横断面是根据两车道高速公路IV 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下：W —行车道宽度；取3.75×2mC —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为1.0×2mH —建筑限界高度；取为5.0m2L L —左侧向宽度；取为1.0mR L —右侧向宽度；取为1.5m L E —建筑限界左顶角宽度；取1.0mR E —建筑限界右顶角宽度；取1.0mh —检修道高度；取为0.25m隧道净宽为1.0+1.0+7.50+1.50+1.0=12m设计行车速度为120km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图：图1 隧道内轮廓限界图根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为50cm （一次衬砌为15cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下：图2 隧道内轮廓图 得到如下尺寸:11.2m R 5.6m R 9.47m R 321===，，3隧道衬砌结构设计3.1支护方法及衬砌材料根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。
复合式衬砌应符合下列规定：1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。
2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。
IV 级围岩：初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为12-15cm ，拱墙的锚杆长度为2.5-3m ，锚杆间距为1.0-1.2m ； 二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm因此确定衬砌尺寸及规格如下：深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB Φ20×2.5m ，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。
永川黄瓜山隧道课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够了解并描述隧道的结构特点及其功能。
2. 学生能够掌握隧道工程中的基本物理概念，如压力、摩擦力、稳定性等。
3. 学生能够理解黄瓜山隧道在永川地区交通运输中的作用和重要性。
技能目标：1. 学生通过分析黄瓜山隧道工程案例，提升解决问题的能力和工程思维。
2. 学生能够运用数学和物理知识进行简单的隧道工程计算。
3. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对隧道工程及基础设施建设工作的兴趣和认识，激发他们对工程职业的探索欲望。
2. 强化学生的公共安全意识，使其明白工程质量和安全的重要性。
3. 通过对隧道工程与环境关系的探讨，增强学生的社会责任感和环保意识。
课程性质：本课程为跨学科实践活动，结合地理、数学和物理等多学科知识，以实际工程案例为背景。
学生特点：考虑到学生所在年级，已有一定的物理和数学知识基础，具有较强的探究欲望和动手实践能力。
教学要求：要求教学内容密切联系实际，鼓励学生主动参与、积极思考，注重培养学生的实践能力和创新精神。
通过具体的学习成果的分解，使学生在掌握知识的同时，能够提升综合运用知识的能力和社会责任感。
二、教学内容1. 隧道基本概念：介绍隧道的定义、分类及其在交通运输中的作用，关联课本第二章“交通运输设施”。
- 隧道的结构组成与功能- 隧道建设的必要性与意义2. 隧道工程原理：结合物理知识，讲解隧道工程中的力学原理，关联课本第四章“力学在工程中的应用”。
- 压力与支撑系统- 摩擦力与隧道稳定性- 隧道通风与排水3. 黄瓜山隧道案例分析：深入剖析黄瓜山隧道工程，关联课本第五章“工程案例分析”。
- 工程背景与地理位置- 隧道设计参数与施工技术- 隧道建设的社会经济效益4. 实践活动：组织学生进行小组讨论和实地考察，提高实践能力。
- 设计简单隧道模型- 分析隧道工程中的数学和物理问题- 探讨隧道建设对环境的影响及解决方案5. 教学进度安排：- 第一课时：隧道基本概念及功能- 第二课时：隧道工程原理- 第三课时：黄瓜山隧道案例分析- 第四课时：实践活动与总结交流教学内容注重科学性和系统性，结合教材章节，合理安排教学进度，旨在使学生全面掌握隧道工程相关知识，提高实践能力。
隧道工程课程设计总结隧道工程课程设计总结一、实验目的本次隧道工程课程设计的主要目的是利用计算机软件绘制出隧道工程的平面布置图，从而更好地理解隧道工程设计中的平面布置的要素，并分析其造价、安全及工期等技术经济指标的计算。
二、实验内容1、概要设计根据隧道工程的设计要求，对隧道的整体和局部布置进行概要设计，包括隧道的断面布置、支护方案、排水方案、跨度方案等。
2、软件绘制平面布置图根据隧道工程的概要设计，使用 AutoCAD 软件绘制出隧道工程的平面布置图，包括隧道的断面布置，支护结构，排水系统等。
3、造价统计根据隧道工程的平面布置图，计算出隧道工程的造价，并对造价中的各项投资进行统计。
4、安全计算根据隧道工程的平面布置图，计算出隧道工程的安全系数，以及各个断面的安全系数。
5、工期分析根据隧道工程的平面布置图，计算出隧道工程的实施工期，同时，对工期中的工序进行分析，以及确定各个工序的完成时间。
三、实验结果1、概要设计根据隧道工程的设计要求，本次隧道工程的概要设计如下：(1)隧道断面：采用 1 米 1 米的直角坐标系，隧道断面尺寸为4.5 米宽，2.5 米高。
(2)支护方案：采用布置土撑支护，再搭设索力撑支护，隧道周围混凝土砌筑保护墙支护。
(3)排水方案：采用水泥排水管道、排水沟和排水槽等主要排水设施，以及隧道的屋顶上设置防水面等辅助排水设施。
(4)跨度方案：跨度设计采用第三代隧道钢拱的结构形式，其中跨度线为 420 米，拱高为 0.48 米，拱度为 4.2，拱台宽度为 0.6 米。
2、软件绘制平面布置图根据隧道工程的概要设计，使用 AutoCAD 软件绘制出隧道工程的平面布置图，其界面如下：图 1 隧道工程平面布置图界面3、造价统计根据隧道工程的平面布置图，计算出隧道工程的造价为人民币785 万元，其中，隧道本体构造物的造价为 590 万元，支护构造物、排水构造物和装备设施的造价分别为 95 万元、100 万元和 0 万元。
1初始条件某一级公路隧道通过IV 类围岩(即III 级围岩)，埋深H=20m ，隧道围岩天然容重γ=25 KN/m3，计算摩擦角ф=50o, 变形模量E=10GPa ，采用矿山法施工。
；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。
2隧道洞身设计2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定该隧道横断面是根据两车道一级公路III 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下： W —行车道宽度；取3.75×2mC —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为1.0×2m H —建筑限界高度；取为5.0mL L —左侧向宽度；取为1.0m R L —右侧向宽度；取为1.0m L E —建筑限界左顶角宽度；取1.0m R E —建筑限界右顶角宽度；取1.0mh —检修道高度；取为0.25m隧道净宽为1.0+1.0+7.50+1.0+1.0=11.5m设计行车速度为80km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图：图1 隧道内轮廓限界图（单位cm ）根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为45cm （一次衬砌为10cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下：图2 隧道内轮廓图得到如下尺寸:123R 7.00m R 5.98m R 10.6m ===，，3隧道衬砌结构设计3.1支护方法及衬砌材料根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为一级公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。
复合式衬砌应符合下列规定：1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。
2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。
由规范8.4.2-1，对于两车道Ⅲ级围岩：初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为8-12cm，拱墙的锚杆长度为2.5-3m，锚杆间距为1.0-1.2m；二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm因此确定衬砌尺寸及规格如下：深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB 20×2.5m，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。
初次衬砌：采用C25喷射混凝土，厚度为9.8cm。
防水板：采用塑料防水板及无纱布，且无纺布密度为300g/m2,防水板应采用铺满的EVA板防水层，厚度为2.0mm，搭接长度为150mm。
二次衬砌：根据《公路隧道设计规范》，采用C25号模筑防水混凝土，厚度为35cm。
整个衬砌厚度为9.8+0.2+35=45cm。
3.2隧道深浅埋的确定及围岩压力的计算 隧道的内轮廓尺寸为B=12.10m ，H=10.50m因为IV 级围岩需要预留变形量，查《公路隧道设计规范》8.4.1知Ⅲ级围岩需预留变形量为20-50mm ，衬砌厚度为45cm ，又每侧超挖量为10cm ，故隧道的近似开挖尺寸为：t t B 12.1020.4520.10.0513.25m H 10.5020.4520.10.0511.65m =+⨯+⨯+==+⨯+⨯+=由于是Ⅲ级围岩p q H 2h =p H —深浅埋隧道的分界深度ω⨯⨯=1-S q 20.45hq h —等效荷载高度ω—跨度影响系数；)5(1-+=t B i ωi —围岩压力增减率，当15m -5B t =取i=0.1S-13-1q h 0.4520.452[10.1(13.255)] 3.285m ω=⨯⨯=⨯⨯+⨯-=p q H 2h 2.5 3.2858.213m ==⨯=埋深p H 30H 8.213m =>=故为深埋隧道。
又t t H 11.650.88 1.7B 13.25==< 可用公式q h q γ=计算均布垂直压力：2q q h 25 3.28582.125/kN m γ==⨯=因为该隧道围岩级别为Ⅲ围岩水平均布压力为：e<0.15q=0.1582.125=12.32⨯4衬砌结构内力计算4.1基本资料公里等级 一级公路 围岩级别 Ⅲ级 围岩容重 r=25KN/m 3 弹性抗力系数 K=0.18×106KN/m 变形模量 E=10GPa 材料容重 3h /22m KN =γ 材料变形模量 25G pa E h = 衬砌厚度 d=0.45m图3 衬砌结构断面图4.2荷载的确定4.2.1围岩压力的确定经前面计算可得,可用公式q h q γ=计算均布垂直压力：2q q h 25 3.28582.125/kN m γ==⨯=Ⅲ级围岩不考虑一衬后的围岩释放变形折减系数4.2.2衬砌自重20n h 11g d d (0.450.45)229.9/22KN m γ=⨯+⨯=⨯+⨯=（）（1）全部垂直荷载q=82.125+9.9=92.025KN/m 2 （2）围岩水平均布压力 e<0.15×92.025=13.80KN/m 2 4.3衬砌几何要素4.3.1衬砌的几何尺寸内轮廓线半径： 12R 7.00m R 5.98m ==，内径21r r ，所画圆曲线端点截面与竖直轴线的夹角：o o 1243.07368.410αα==，拱顶截面厚度0d 0.45m =，拱底截面厚度n d 0.45m =4.3.2半拱轴线长度S 及分段轴长43 3.140.4568 3.140.45S (7.00)(5.98)12.78m 18021802⨯⨯=⨯++⨯+= 将半拱轴长度等分为8段，则SS 1.598m 8∆==-86h S 1.598 6.3910E 2510∆==⨯⨯ 4.4计算位移4.4.1单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算列表见表4-1表4-1单位位移计算表注：1 I —-截面的惯性矩，I=bd 3/12,b 取单位长度2不考虑轴力影响 单位位移值计算如下：-8-511h S 16.39101053.498 6.73210E I δ∆=⨯=⨯⨯=⨯∑ -8-512h S y6.39103767.39624.07410E Iδ∆=⨯=⨯⨯=⨯∑ 2-8-522h S y 6.391022432.337143.34310E I δ∆=⨯=⨯⨯=⨯∑计算精度校核：-5-51112222 6.73224.0742143.34310198.22310δδδ++=+⨯+⨯=⨯（）2-8-5ss h S 1y 6.391031020.628198.2210E Iδ∆+=⨯=⨯⨯=⨯∑（）闭合差50.003100-∆=⨯≈4.4.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移1）每一块上的作用力(竖向力Q 、水平力E 、自重力G),分别由下面各式求得，Q i =q ×b iE i =e×h iG i =( d i-1+d i)/2×△S×r h其中：b i——衬砌外缘相邻两截面间的水平投影长度h i——衬砌外缘相邻两截面间的竖直投影长度d i——接缝i的衬砌截面厚度均由图3直接量得，其值见表4-2。
各集中力均通过相应图形的形心表4-2载位移M o p计算表续表4-22）外荷载在基本结构中产生的内力块上各集中力对下一接缝的力臂由图直接量得，分别记以a q 、a e 、a g 。
内力按下式计算之： 弯矩：eg q i i i i o p i o ip Ea Ga a Q E y G Q x M M --•-∆-+∆-=∑∑---11,1)(轴力：∑∑-+=ii ii o ip EG Q N ααcos )(sin式中 Δx i 、Δy i ——相邻两接缝中心点的坐标增值。
Δx i=x i- x i-1Δy i=y i- y i-1M o ip和N o ip的计算见表4-3及表4-4。
表4-3载位移N o ip计算表3）主动荷载位移计算过程见表4-4表4-4主动荷载位移计算表△1p=△S/E h×∑M p0/I=6.39×10-8×（-1438629.862）= - 9192.84×10-5△2p =△S/ E h×∑M p0y/I=6.39×10-8×(-7696895.378)= -49183.16×10-5计算精度校核△Sp=△1p+△2p△Sp=△S/ E h×∑M p0(1+y)/I因此，△Sp=6.39×10-8×（-9135525.240）= -58376.006×10-5△1p+△2p= -（9192.84+49183.16）×10-6= -58376.000×10-5闭合差△≈0.000。
4.4.3载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移1）各接缝处的抗力强度按假定拱部弹性抗力的上零点位于与垂直轴接近450的第3截面，α3=44.28°=αb;最大抗力位于第5截面,α5=76.25°=αh;拱部各截面抗力强度，按镰刀形分布，最大抗力值以上各截面抗力强度按下式计算：σi=σh（cos2αb-cos2αi）/（cos2αb-cos2αh）计算得，σ3=0，σ4=0.5436σh ，σ5=σh。
边墙截面弹性抗力计算公式为：σ=σh[1-(y iˊ/ y hˊ)2]式中y iˊ——所求抗力截面与外轮廓线交点到最大截面抗力截面的垂直距离；y hˊ——墙底外边缘cˊ到最大抗力截面的垂直距离。
(y iˊ和y hˊ在图3中可量得)y6ˊ=1.634m; y7ˊ=3.198m; y8ˊ=4.776m;则有：σ6=σh [1-（1.634/4.776）2]= 0.8777σhσ7=σh [1-（3.198/4.776）2]= 0.5516σhσ8=0;按比例将所求得的抗力绘在图4上。
图4结构抗力图R，2）各楔块上抗力集中力i按下式近似计算：()i i 11i /2R S σσ-=+⨯∆，外式中，i S ∆外——楔块i 外缘长度，由图3量得。
i R ，的方向垂直于衬砌外缘，并通过楔块上抗力图形的形心。
3）抗力集中力与摩擦力之合力i R 按近似计算:2'1μ+=i i R R式中 μ——围岩与衬砌间的摩擦系数。
取μ=0.2,则 2'1μ+=i i R R =1.0198'i R其作用方向与抗力集中力的夹角为β=arctan μ=11.301°。
由于摩擦阻力的方向与衬砌位移方向相反，其方向朝上。
