隧道断面计算公式

5 通风设计及计算在隧道运营期间，隧道内保持良好的空气和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。

5.1通风方式的确定隧道长度：长度为840m，设计交通量N = 1127.4辆/小时，双向交通隧道。

单向交通隧道，当符合式（5.2.1）的条件时，应采用纵向机械通风。

6210L N⋅≥⨯（5.1）该隧道：远期，61127.4248400.10 2.2710L N⋅=⨯⨯⨯=⨯＞6210⨯故应采用纵向机械通风。

5.2需风量的计算虎山公路隧道通风设计基本参数：道路等级山岭重丘三级公路车道数、交通条件双向、两车道、设计行车速度 v = 40 km/h =11.11m/s隧道纵坡 i1=2% L1= 240 m i2= -2% L2=600 m平均海拔高度 H = (179.65+184.11)/2 = 181.88 m隧道断面周长 Lr= 30.84隧道断面 Ar＝ 67.26 m2当量直径 Dr＝ 9.25 m自然风引起的洞内风速 Vn= 2.5 m/s空气密度：31.20/kg mρ=隧道起止桩号、纵坡和设计标高：隧道进口里程桩号为K0+160，设计高程181.36米。

出口里程桩号为K1，设计高程180.58米。

隧道总长度L为840m。

设计交通量：1127.4辆/h交通组成：小客大客小货中货大货拖挂19.3% 30.1% 7.8% 17.3% 22.6% 2.9%汽 柴 比：小货、小客全为汽油车 中货为0.68：0.32 大客为0.71：0.29 大货、拖挂全为柴油车 隧道内平均温度：取20o C5.2.1 CO 排放量据《JTJ026.1—1999公路隧道通风照明设计规范》中关于隧道内的CO 排放量及需风量的计算公式，行车速度分别按40km/h 、20km/h 、10km/h 的工况计算。

二次衬砌内力计算一。

基本资料吴家院一级公路隧道，结构断面图如图1所示。

围岩类别为V 级,容重320/kN m γ=,围岩的弹性抗力系数620.210/K kN m =⨯，衬砌材料为C25混凝土,弹性模量为72.910h E kPa =⨯，容重γh 3= 29kN m 。

图1 衬砌结构断面图二．荷载确定1。

根据式,围岩竖向均布压力： 10.452s q γω-=⨯ 式中：s--围岩类别，此处s=5γ-—围岩容重，此处320/kN m γ=; ω-—跨度影响系数，1(5)m i l ω=+-,毛洞跨度11.6020.0611.72m l =+⨯=，其中0.06m 为一侧平均超挖量,5~15m l m =时，0.1i =，此处10.1(11.725) 1.672ω=+⨯-=。

所以，有：0.451620 1.672240.768q Pa =⨯⨯⨯= 此处超挖回填层重忽略不计。

2。

围岩水平均布压力：0.250.25240.76860.192e q kPa ==⨯= 三．衬砌几何要素 1.衬砌几何尺寸内轮廓线半径125.35,7.48;r m r m ==内径12,r r 所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角1290,105.51ϕϕ==； 拱顶截面厚度00.45;d m = 墙底截面厚度0.45.n d m =此处墙底截面为自内轮廓半径2r 的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。

外轮廓线半径：110 5.80R r d m =+= 2207.93R r d m =+= 拱轴线半径：'1100.5 5.575r r d m =+= '2200.57.705r r d m =+= 拱轴线各段圆弧中心角:1290,15.51θθ== 2.半拱轴线长度S 及分段轴长S ∆ 分段轴线长度：'111903.14 5.5758.7527180180S r m θπ==⨯⨯= '22215.513.147.705 2.0847180180S r m θπ==⨯⨯= 半拱线长度：1210.8374S S S m =+=将半拱轴线等分为8段,每段轴长为：10.8374 1.354788S S m ∆=== 3.各分块接缝（截面）中心几何要素 (1）与竖直轴夹角i α113.928181α= 227.856362α= 341.784543α= 455.712724α= 569.640905α= 683.569086α= 795.426778α= 8105.508472α=另一方面,8129015.51105.51αθθ=+=+= 角度闭合差0∆=.（因墙底面水平，计算衬砌内力时用890ϕ=)（2）接缝中心点坐标计算123456780.162910.646021.417972.434373.635444.950576.303417.63438y m y m y m y m y m y m y m y m======== 12345678 1.341932.604963.689804.606205.226735.539925.540485.29458x m x m x m x m x m x m x m x m========由图2上直接量出,i i x y四.计算位移 1.单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行。

隧道断面计算公式
隧道断面的计算公式根据隧道的形状和尺寸不同而变化，以下列举几种常用的隧道断面计算公式：
1. 圆形隧道断面：
隧道的横截面为一个半径为r的圆形，其断面面积为：
A = π * r^2
2. 矩形隧道断面：
隧道的横截面为一个长为L、宽为W的矩形，其断面面积为：A = L * W
3. 椭圆形隧道断面：
隧道的横截面为一个长半轴为a、短半轴为b的椭圆形，其断
面面积为：
A = π * a * b
4. 梯形隧道断面：
隧道的横截面为一个上底为a、下底为b、高为h的梯形形状，其断面面积为：
A = (a + b) * h / 2
5. 复杂隧道断面：
对于一些复杂形状的隧道，可以将其划分为多个简单形状的组合，然后分别计算每个形状的断面面积，再将其相加。

需要注意的是，以上的计算公式仅适用于断面为平面形状的隧
道。

对于非平面形状的隧道断面，可以通过数值积分或有限元方法等工程计算方法进行计算。

隧道通风计算书隧道通风计算书一、基本资料公路等级：二级公路车道数及交通条件：双车道，双向交通设计行车速度：V=60km/h=s隧道长度：3900m隧道纵坡：%平均海拔高度：，（入口：，出口：）通风断面积：Ar=隧道断面当量直径：Dr=（计算方法为D r=4×A r断面净空周长）设计气温：T=297k（22℃）设计气压：p=空气参数：容重γ=11.77KNm3 ,密度ρ0=1.20kgm3，运动粘滞系数v=1.52×10?5m2/s二、交通量预测及组成（交通量预测10年）大型车辆：280辆柴油车小型车辆：1850辆汽油车大型车比例：r=%上下行比例：1:1设计交通量：N=280×2＋1850＝2410 辆/h三、需风量计算L×N=3900×2410=×106＞2×106 m●辆/h（使用错误，查规范6×105m?veh/h，单向交通为2×106m?veh/h）,故需采用机械式通风方式。

设计CO浓度：非阻滞状态250ppm，阻滞状态：300ppm（使用错误。

查规范P34 交通阻滞时，CO设计浓度δCO =150cm3m3，正常交通时，δCO=100cm3m3）设计烟雾浓度：K=（使用错误，查P31 表使用钠光源时，k=0.0070m?1）四、计算CO排放量计算公式QCO =13.6×106×qCO×fa×fh×fd×fiv×L×∑(N×f m)nm=1式中qCO=0.01m3/辆km（新规定，P42,正常交通CO基准排放量m3/(veh?km),交通阻滞0.015m3/(veh?km)）,f a=1.1,f h=1.52,各种车型的f m=1.0，f iv和fd根据相应的工况车速查表确定（P43）1.工况车速V=60km/h时，fiv =1.0，fd=1.0Q CO =13.6×106×0.01×1.1×1.52×1.0×1.0×3900×(280×1+1850×1)=0.0386m/s32.工况车速V=40km/h时，fiv =1.0，fd=1.5Q CO =13.6×106×0.01×1.1×1.52×1.0×1.5×3900×(280×1+1850×1)=0.0579m/s33.工况车速V=20km/h时，上坡fiv =1.0，下坡fiv=0.8fd=3.0Q CO =13.6×106×0.01×1.1×1.52×3.0×3900×[1.0×12×(280+1850)+0.8×12×(280+1850)]=0.1042m/s34.交通阻滞时V=10km/h时，fiv =0.8，fd=6.0，L=1000Q CO =13.6×106×0.01×1.1×1.52×0.8×6.0×1000×(280×1+ 1850×1)=0.0475m/s3五、按稀释CO计算需风量（P43）计算公式Qreq(CO)=Q COδ×p0p×TT0×106其中p为标准大气压，取P为隧址设计气压，p=p0×exp?(?h29.28T) kpaT为标准气温273kT为隧道设计夏季气温295k1.非交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=250ppm（查规范P34 交通阻滞时，CO设计浓度δCO =150cm3m3，正常交通时，δCO=100cm3m3），v=20km/h时，CO排放量最大，QCO=0.1042m3/s此时需风量为Qreq(CO)=0.1042250×101.32585.425×295273×106=534.218m3/s2.交通阻滞状态时，CO设计浓度δ=300ppm时，QCO=0.0475m3/s此时需风量为Qreq(CO)=0.0475300×101.32585.425×295273×106=202.937m3/s比较之后，CO在v=20km/h时，稀释的需风量为534.218m3/s 六、计算烟雾排放量计算公式Qv1=13.6×106×qv1×fav1×fhv1×fd×fivv1×L×∑(Nm ×fm(v1))nDm=1式中隧道烟尘排放量QVI，单位m2/s,q v1=2.5m3/辆km（P39 粉尘基准排放量取m2/(veh?km)）,烟尘车况系数（P40）f av1=1.2,烟尘海拔高度系数f hv1=1.28，柴油车车型系数fm(v1)=1.5,N m=280辆，烟尘纵坡-车速系数fiv（v1）和车密度系数fd根据相应的工况车速查表（P40表）确定（P39 确定需风量，按照设计速度以下各工况车速10km/h为一档分别计算）1.工况车速V=60km/h时，fd =1.0，上坡fiv（v1）=1.6，下坡fiv（v1）=0.71QCO =13.6×106×2.5×1.2×1.28×1.0×(1.6+0.71)×3900×1.5×280=2.018m2/s2.工况车速V=40km/h时，fd =1.5，上坡fiv（v1）=1.17，下坡fiv（v1）=0.67QCO =13.6×106×2.5×1.2×1.28×1.5×(1.17+0.67)×3900×1.5×280=2.411m2/s3.工况车速V=20km/h时，fd =3.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48QCO =13.6×106×2.5×1.2×1.28×3.0×(0.75+0.48)×3900×1.5×280=3.224m2/s4.交通阻滞（V=10km/h）时，fd =6.0，上坡fiv（v1）=0.75，下坡fiv（v1）=0.48Q CO =13.6×106×2.5×1.2×1.28×6.0×(0.75+0.48)×3900×1.5×280=1.653m2/s七、按稀释烟雾计算需风量计算公式Qreq(v1)=Q v1K工况车速V=20km/h时，烟雾排放量最大Qv1=3.224m3/s按照稀释烟雾计算的烟雾量Qreq(v1)=Q v1K=3.2240.0075=429.867m3/s八、稀释空气中异味需风量（P46）根据《隧道通风照明设计规范》（隧道通风设计细则）中规定：“隧道内不间断换气频率，不少于每小时5次”(新规定。

隧道结构计算结构计算⼀．设计基本资料结构断⾯如附图所⽰。

岩体为Ⅳ级围岩，重度326.9/KN m γ=，围岩的弹性抗⼒系数630.510/K KN m =?，基底围岩弹性抗⼒系数为 1.25a K K =。

初砌材料为20C 混凝⼟，弹性模量为弹性模量为72.610E KPa =?，重度为320/h KN m γ=,混泥⼟衬砌轴⼼抗压强度标准值为13.5ck f MPa =,混凝⼟轴⼼抗拉强度标准值 1.7tck f MPa =。

图衬砌结构断⾯（尺⼨单位：cm ）⼆．荷载确定①围岩竖向均布压⼒20.452s q γω-=?式中：S ―围岩级别，此处4S =;γ―围岩重度，此处326.9/KN m γ=；ω—跨度影响系数，1(5)m w i l =+-，⽑洞跨度1220.0612.12m l m =+?=，其中0。

06m 为⼀侧的平均超挖量，~155m l m =时，0.1i =,此处10.1(12.125) 1.712m l m =+-=。

所以，有420.45226.9 1.71282.895q KPa -==此处，超挖回填层重忽略不计急。

②围岩⽔平均布压⼒kp ?e=0.25q=0.2582.895=20.724a三．初砌⼏何要素1.结构⼏何尺⼨内轮廓半径为1 5.14R m =，27.64R m =;内径1R ﹑2R 所画圆曲线的终点截⾯和竖直轴的夹⾓?=311φ，?=832φ；拱顶截⾯厚度为00.35d m =；1 5.14R m =， 1549r cm = 27.64R m =，2799r cm =拱轴线半径'1100.5 5.140.50.35 5.315r R d m =+=+?= '2200.57.640.50.357.815r R d m =+=+?=2.半拱轴线长度S 及分段轴长S ? 分段轴线长度'11131= 3.14 5.315 2.8742180102S r mθπ?=='22283 3.147.81511.3152180180S r m θπ?==??=?半拱轴线长度12 2.874211.315214.1894S S S m =+=+=将半拱轴线长度等分为8块，每段长度为14.18941.773788S S m ?===3.各分块接缝（截⾯）中⼼⼏何要素①与竖直轴夹⾓i α11'1180 1.773718019.1305.315S r αθππ?=?=?=?=?m S S S 6732.08742.27737.12211=-?=-?=?=+=+=938.35180815.76732.031180'2112ππθαr S ?=??==0105.13180815.77737.1180'22ππθr S 32235.93813.01048.948ααθ=+?=?+?=?43248.94813.01061.958ααθ=+?=?+?=? 54261.95813.01074.968ααθ=+?=?+?=? 65274.96813.01087.978ααθ=+?=?+?=? 77287.97813.010100.988ααθ=+?=?+?=? 872100.98813.010113.998ααθ=+?=?+?=?另⼀⽅⾯，?=+=+=??1148331218θθα⾓度闭合差0≈?。

水利水电工程隧洞放样在水利水电工程施工中，测量工作先行，如大坝、厂房工程的原始地形图测量，隧洞的开口线放样等，测量工作贯穿整个施工过程，直至工程竣工结束。

以水利工程中的隧洞开挖放样为例，用全站仪放样结合4800P计算器，谈最简单的方法（水工隧洞一般无缓和曲线）。

隧洞一般由直段、圆曲线段组成，本文主要以城门洞形隧洞断面为例，马蹄形等其它断面可作参考。

一、直线段放样采用施工坐标，直接从全站仪读数，计算器只算加减法。

1、隧洞轴线1、2点坐标、设计断面尺寸E、H、R及坡比I等由施工图纸可知（图1、2）。

2、A、B点坐标为施工现场已知点坐标，C点为测站点，C点可通过A、B 点转点或采用后方交会法确定（图3）3、坐标设置以1点为坐标原点左负右正、上正下负（图4）。

放样时可根据习惯自由设置4、以1点为施工坐标起点原点，1-2点建立施工坐标系。

5、算出1-2方位角，1-B方位角，相减得∠21B，算出1-B长度，可计算得NB、EB（图3）6、用同样方法计算出1-2方位角，1-C方位角，相减得∠21C，算出1-C 长度，可计算得NC、EC；同理可算出NA、EA（图3）7、将全站仪置于C点上，作为测站，输入测站点坐标NC、EC、HC，后视B点，输入后视点坐标NB、EB、HB（同样可用A点作后视），注意按图4输入正负号，开始测量放样。

8、直墙段放样：将棱镜放置于隧洞待开挖断面上（或用免棱镜激光直接打在待开挖断面上），全站仪测量得出的N值是相对于1点前或后的长度值，E是相对于1点左或右的宽度值（如棱镜在1点左侧全站仪显示的E值为负，右侧为正；如棱镜在1点上方全站仪显示的N值为正，下方为负）。

9、全站仪实测的N值为隧洞的桩号，E值与隧洞图纸上的E/2值相减，得出需左右移动至设计开挖线的距离值。

10、由隧洞1点的高程，通过全站仪的N值与坡比I可算出待测断面3点的设计高程，由全站仪所测的H值与3点的高程相减，可定出3点的位置（起拱线）。

青海大学亦爸央灌溉工程隧洞工程专业：班级：学生期名：指导教师：完成肘间:水力计算—•基本资料：设计流量Q=2.6m 3/s,；同身纵坡i=1/1000,洞身长L=2214.42m,采用混凝土C15 （采用C20）,其粗糙系数取n=0.015 （采用n=0.014）二洞身断面尺寸计算 洞内水深3/8当为水力最佳断面时m=O,0=2计算得h=0.98m 计算特性流量计算比值根据比值查表得h/b=0.49 计算宽度 b=h/0.49=0.98/0.49=22,按公式计算已知 h=0.98m, b=2m,则: co=bh=0.98x2=1.96(m 2)R=co/x=bh/(b+2h)=0.49(m)n 0.015QC Ri 1.96 59.19 0.49 0.001 2.57 2.6m 3 /snQ( 2 1 m 2、2/3(m)5/3.1/2 K Q2.61/1000 822g3/s)2.672.670.982.67 nk0.015 82.20.768R 1/60.49h 6 59.19三各部位高程：隧洞进口底部高程：1973.80隧洞出口底部高程：1971.58依据SL279-2002水工隧洞设计规范及施工的最小断面确定其高度为2m, 宽度为1・8m应根据地质条件及隧洞规范选择隧洞衬砌断面型式（粘土岩为软岩，应采用马蹄型洞比较好，采用2*2m ）段计荷我设计组合如下:1.不考虑岩石弹性抗力：垂直山岩压力+侧向水平山岩压力+衬砌自重2•考虑岩石弹性抗力：垂直山岩压力+岩石弹性抗力+岩石弹性抗力产生的摩擦力+衬砌自重一・山岩压力(一)基本数据：根据资料围岩属于IV类围岩，查表得，围岩坚固系数7.5及相应的=60… 岩=23kN/m2 计算塌落拱高度：B2Htg(45 »2.4 2 2.6tg15 h2 1.26(m)2f 2 1.5计算均布的垂直山岩压力强度q为:q=0.7 h=0.7*23*1.26=20.286kN/m 2由公式计算侧向水平山岩压力及强度为:ei=0.7 htg2(45°・ /2)=1.46kN/m22. 2 e2=(0.7h+H) tg2(45° - /2)=5.75kN/m 2则:e= (ei +e2)/2=3.60kN/m2⑵按简化公式计算:当f=1.5时，查表得相应的q及e系数分别为0.358及0.062,贝叽均布的垂直山岩压力强度q为：Q=0.358 B=0.358*23*2.4=19.76kN/m 2均布的侧向水平山岩压力强度为:2e=0.062 H=0.062*23*2.6=3.71 kN/m 2隧洞衬砌计算(考虑岩石弹性抗力作用)—)基本数据1 •洞身衬砌截面形式及尺寸洞身为等厚度衬砌的圆拱直墙式衬砌断面，顶拱为半圆形，洞底采用与侧墙整体连接的平底板，各部位尺寸如下：洞身净宽B=1.8m；洞身净高H=20m ；顶拱内半径『=0.9m；直墙高yh=1.1m；衬砌厚度初步拟定为d=0.4m,地板厚度采用与顶拱及侧墙相同2设计荷载均布垂直山岩压力强度为q=20kN/讦;不计侧向山岩压力及内水压力，考虑岩石弹性抗力及相应的摩擦力作用。