公路隧道荷載規(guī)范

公路隧道荷載計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

（新規(guī)范）隧道荷載分類編號荷載分類荷載名稱1永久荷載圍巖壓力2土壓力3結(jié)構(gòu)自重4結(jié)構(gòu)附加恒載5混凝土收縮和徐變的影響力6水壓力7可變荷載基本可變荷載公路車輛荷載，人群荷載8立交公路車輛荷載及其所產(chǎn)生的沖擊力、土壓力9立交鐵路列車活載及其所產(chǎn)生的沖擊力、土壓力10其他可變荷載立交渡槽流水壓力11溫度變化的影響力12凍脹力13施工荷載14偶然荷載落石沖擊力15地震力

注：編號1~10為主要荷載；編號11、12、14為附加荷載；編號13、15為特殊荷載。荷載計算一般規(guī)定在隧道結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的荷載，應按承載能力和滿足正常使用要求的檢驗分別進行組合，并按最不利組合進行設(shè)計。明洞荷載組合時應符合下列規(guī)定：1

計算明洞頂回填土壓力，當有落石危害須檢算沖擊力時，可只計洞頂實際填土重力和落石沖擊力的影響，不計塌方堆積土石重力。2

當明洞上方與公路立交時，應考慮公路車輛荷載。3

當明洞上方與鐵路立交時，應考慮列車活載。列車活載應按鐵路標準活載的有關(guān)規(guī)定計算。深埋隧道圍巖壓力——垂直壓力垂直均布壓力q=γhh=0.45×2S-1ω

（1）

式中，q——垂直均布壓力（kN/m2）；

γ——圍巖重度（kN/m3）；S——圍巖級別；

ω——寬度影響系數(shù)，

；B——隧道寬度（m）；i——

B每增減1m時的圍巖壓力增減率，以B=5m的圍巖垂直均布

壓力為準，取值見下表。表1圍巖壓力增減率i取值表隧道寬度BB<55≤B<1414≤B<25圍巖壓力增減率i0.20.1考慮施工過程分導洞開挖0.07上下臺階法或一次性開挖0.12深埋隧道圍巖壓力——水平壓力水平均布壓力按下表規(guī)定確定注：應用上述公式和表格時，應具備以下條件1.H/B＜1.7，H為隧道開挖高度（m），B為隧道開挖寬度（m）；2.不產(chǎn)生顯著偏壓及膨脹力的一般圍巖。圍巖級別Ⅰ、ⅡⅢⅣⅤⅥ水平均布壓力ｅ0<0.15q(0.15~0.3)q(0.3~0.5)q(0.5~1.0)q淺埋和深埋隧道的分界值淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。按荷載等效高度的判定公式為：（2）

淺埋隧道圍巖壓力1埋深（H）小于或等于等效荷載高度Hp

荷載視為均布垂直壓力側(cè)向壓力

，按均布考慮時，其值為：淺埋隧道圍巖壓力2

埋深大于hq

、小于等于

Hp

假定巖土體中形成的破裂面是一條與水平成β角的斜直線，如下圖所示。EFHG巖土體下沉，帶動兩側(cè)三棱巖土體（如圖中FDB和ECA）下沉，整個巖土體ABDC下沉時，又要受到未擾動巖土體的阻力；斜直線AC或BD是假定的破裂面，分析時考慮內(nèi)聚力c，并采用了計算摩擦角φc；另一滑面FH或EG則并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面AC、BD的阻力，若該滑面的摩擦角為θ，則θ值應小于φc值，無實測資料時，

θ可按下表采用。圍巖級別Ⅰ、Ⅱ、ⅢⅣⅤⅥθ值0.9φc（0.7~0.9）φc（0.5~0.7）φc（0.3~0.5）φc淺埋隧道圍巖壓力

由圖上圖可見，隧道上覆巖體EFHG的重力為W，兩側(cè)三棱巖體FDB或ECA的重力為W1，未擾動巖體對整個滑動土體的阻力為F，當EFHG下沉，兩側(cè)受到的阻力T或T’，作用于HG面上的垂直壓力總值Q淺為：三棱體自重為：

h——隧道底部到地面的距離（m）；β——破裂面與水平面的夾角（o）。λ——側(cè)壓力系數(shù)由圖據(jù)正弦定理可得:聯(lián)立上式可得：式中：淺埋隧道圍巖壓力由于GC、HD與EG、EF相比往往較小，而且襯砌與巖土體之間的摩擦角也不同，前面分析時均按

計，當中間巖土塊下滑時，由FH及EG面?zhèn)鬟f，考慮壓力稍大些對設(shè)計的結(jié)構(gòu)也偏于安全，因此，摩阻力不計隧道部分而只計洞頂部分，即在計算中用H代替h，上式為可寫為：由于，

，故式中：Bt——隧道寬度（m）；

換算為作用在支護結(jié)構(gòu)上的均布荷載即總垂直壓力淺埋隧道圍巖壓力作用在支護結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力為側(cè)壓力視均布壓力時，為偏壓隧道的圍巖壓力

偏壓隧道垂直壓力的計算假定偏壓分布圖形與地面坡一致，荷載示意圖如右圖所示。偏壓隧道的圍巖壓力側(cè)壓力系數(shù)可按下式計算：偏壓隧道水平側(cè)壓力的計算小凈距隧道襯砌荷載的計算方法深埋小凈距隧道的圍巖壓力由以下幾部分組成：（1）基本松散壓力

：單側(cè)洞室形成的穩(wěn)定平衡拱下部的圍巖壓力，假定其為均布荷載。（2）附加松散壓力

：左右洞室共同形成的極限平衡拱下部圍巖松散壓力減去基本松散壓力及中巖墻體承擔的上部圍巖壓力后的荷載，假定其為梯形分布荷載。（3）水平壓力：內(nèi)外側(cè)水平壓力e1e2，e3e4深埋小凈距隧道荷載的計算方法1深埋垂直壓力小凈距隧道形成的平衡拱一般介于以下兩種極限狀態(tài)之間:情況一：隧道開挖方式不當，或中巖墻體加固措施不合理，中巖墻承載能力較小，左右洞室的平衡拱范圍逐漸擴大，最后在左右洞室的上方形成一個共同的平衡拱。此時不考慮中夾巖柱作用，以整個小凈距隧道開挖寬度作為毛洞跨度的塌落拱曲線，為最不利情形，此時塌落拱高度為：h1w

=0.45×2S-1×[1+i(2Bt+Bnp-5)]

情況二：加固后的中巖墻體形成了一個承載能力很高的柱體，阻止了巖柱體上方松散巖土體的下沉，減小了平衡拱的形成范圍，僅在單側(cè)洞室上方各自形成穩(wěn)定的平衡拱，左右洞的平衡拱無影響。取小凈距隧道單洞結(jié)構(gòu)計算的塌落拱曲線，是最理想的情形，塌落拱高度為：hq1=0.45×2S-1[1+i(Bt-5)]小凈距隧道荷載計算示意圖（Bzp=0）小凈距隧道荷載計算示意圖（Bzp＞0）深埋小凈距隧道荷載的計算方法深埋小凈距隧道荷載的計算方法深埋小凈距隧道荷載的計算方法深埋小凈距隧道荷載的計算方法中夾巖柱對上部巖體的支撐力Pz對于小凈距隧道的中夾巖柱，應考慮隧道支護結(jié)構(gòu)（如預應力對拉錨桿）的主動支護力對巖體抗壓強度的提高效應，根據(jù)摩爾-庫侖強度理論，其換算強度可按下式計算:2深埋水平蘆側(cè)壓委力深埋小凈除距隧創(chuàng)道荷愚載的顯計算觸方法當圍豈巖為組Ⅰ～好Ⅲ級吵時當圍某巖為謊Ⅳ～貴Ⅵ級合時淺埋小凈和距隧條道荷丙載的手計算憲方法1）當線小凈筑距處照于以鋪下兩愉種狀格態(tài)時湖，作扶用于絨隧道淺的均脹布垂級直壓冊力及弟側(cè)向陣圍巖誘壓力額與單銜洞隧烤道計捏算方痰法一遮致：（1）隧杯道埋咱深小畏于hq；（2）隧逝道埋右深大上于hq，小姜于或棋等于Hp時，雷但破禮裂面張交點紐奉位于地雀表及鋪以上甲。2）當儲小凈段距隧旺道埋嚼深（H）大惱于hq，小邁于或捐等于Hp，且綠地表缺面接捧近水檔平時尾，破岡裂面鏟交點多位于懷地表秒以下蝴時：假定鬧滑動疾面示撥意圖淺埋小凈難距隧網(wǎng)道荷叼載的粗計算傘方法1垂直稻壓力外側(cè)內(nèi)側(cè)淺埋小凈落距隧成道荷糕載的滲計算運方法2水平晴壓力當圍伸巖為吩Ⅰ～排Ⅲ級父時當圍桐巖為厭Ⅳ～萬Ⅵ級傻時外側(cè)釋：內(nèi)側(cè)艘：偏壓扁小凈絮距隧析道圍還巖壓亮力淺埋居偏壓咽小凈烈距隧仇道圍巖矩壓力藏可按厘以下輩方法顯計算滿：1）地韻面橫愈坡偏變斜，象當隧歪道埋乎深小侍于hq，或戶隧道翁埋深狡大于hq、小亦于或稀等于Hp，且薯破裂澡面交懲點位丙于地你表及傭以上女時，辛其垂買直壓花力及悶兩側(cè)難水平糖壓力位與單跳洞隧遣道一答致。2）地咐面橫狀坡偏撫斜，攏當隧盞道埋前深勞大于hq、小零于或屈等于Hp，且煤破裂體面交樹點位朵于地袍表以鉆下時秧有：偏壓丸小凈陵距隧怨道圍子巖壓知力1垂直語壓力偏壓修小凈遷距隧破道圍男巖壓克力式中能：q1、q2、q3、q4——左洞疤左側(cè)律、左位洞右定側(cè)、春右洞灣左側(cè)現(xiàn)、右兔洞右發(fā)側(cè)垂除直壓力；1、2、3、4——左洞禾左側(cè)蝴、左仍洞右稻側(cè)、肆右洞悲左側(cè)擁、右鵝洞右抓側(cè)土提壓力改系數(shù)突；1、2、3、4——左洞澇左側(cè)挖、左產(chǎn)洞右煩側(cè)、胳右洞如左側(cè)交、右樣洞右珍側(cè)破來裂面囑與水平面石夾角租；2水平問分布負壓力深埋疏連拱壓隧道宮圍巖厘壓力羞計算標方法連拱雄隧道水垂直商壓力若包括（如麗上圖辦）：1）基晝本圍菠巖垂杏直壓心力（q）：霸由單方側(cè)洞辦室形被成的宗穩(wěn)定宗承載戶拱下跡部的維圍巖池壓力為，為幻玉均布繡荷載曉。2）附片加圍撒巖垂縣直壓宅力（q’）：州左右喜洞室猾共同瞎形成表的極所限承圖載拱削下部培松散裹巖體存壓力予減去具基本詞圍巖交松散股巖體惕壓力賴，在衛(wèi)此基米礎(chǔ)上悔乘以禮一定刪的修拔正系檔數(shù)，杠修正行系數(shù)織與中如墻頂懸部回近填的庭及時速性以泰及密逢實度蘇等有惕關(guān)。3）中獅隔墻姻頂圍猛巖垂助直壓嶄力（qz）：醋左右?guī)煻垂皞蝽斨晾踔懈羝級斬堉g葡松散罪巖體爆形成應的分尼布荷均載。深埋鋒連拱蛋隧道淺圍巖肥壓力忌計算鉆方法情況1：不章考慮僵中墻紫支護桃作用收，以弟整個刑連拱兆隧道齊開挖鈔寬度帆作為輔毛洞岡跨度嚴的塌額落拱沒曲線工，為拿最不譯利情辯形，指此時詠塌落蔬拱高濾度為番：h1w=0嘴.4苗5×明2S-稀1[1圍+i2(B-5均)]情況2：取叼連拱萌隧道礙半跨天結(jié)構(gòu)涌計算伸的塌看落拱指曲線左，是威最理歲想的壤情形捕，塌歸落拱虜高度千為：h1h=0哪.4迅5×棍2S-宴1[1戒+i1(0概.5B-5譽)]情況3：連因拱隧只道假捧定壓瓦力拱醋曲線熟，與慎中墻進頂部炊回填環(huán)的及風時性奧以及垮密實騙度等蛇有關(guān)劇。深埋滋連拱贊隧道謊垂直卸壓力為：——附加槍荷載敵修正栗系數(shù)須，中仇墻頂榴部回栽填及饑時且稿頂部凍圍巖冷與中汪墻密鹽切接立觸=0.雅2~0.孝3，反之=0.昂6~0.法7。一坐般情泳況取0.僚3~抖0.仗6。作用蘿在襯砌尖外側(cè)遲拱部貪及邊譜墻的側(cè)但向壓競力荷府載為：作用陰在中隔形墻兩互側(cè)襯砌愧上的勤水平擴圍巖正壓力饒為：深埋店連拱醉隧道省圍巖掃壓力炊計算匪方法淺埋已連拱究隧道罩圍巖語壓力廉的確夸定1)當連使拱隧琴道埋搭深小于伙或等革于等彎效荷忌載高窄度hq時，蔥為超賊淺埋國連拱法隧道落。其傳垂直扯壓力打按下印式計賀算：2)當隧鑼道埋凡深大于hq、小享于等罰于Hp時，為參一般聞淺埋堂連拱利隧道膚。其曬垂直響壓力扁按下誘式計搞算3)隧道亂兩側(cè)些水平派圍巖稈壓力支為作用布在襯盤砌上近的中奸隔墻滴兩側(cè)初水平何圍巖賣壓力演為偏壓跑連拱駛隧道槳圍巖泰壓力爛的確忙定1垂直雪壓力假定哪偏壓理分布稼圖形挺與地品面坡初一致哨，則昏作用野的垂宮直總分壓力燈為：2偏壓蚊隧道減水平鳥側(cè)壓來力3作用脹在襯證砌上蓋的中陡隔墻魚兩側(cè)傻水平猾圍巖糾壓力為:結(jié)構(gòu)鑄設(shè)計促計算烘方法目前索，公擁路隧管道的指結(jié)構(gòu)徑設(shè)計尸計算拍方法飽，按念襯砌養(yǎng)與地飾層相娘互作發(fā)用考碗慮方屆式的框不同王，主棕要分聞為荷載拆結(jié)構(gòu)部法和地層監(jiān)結(jié)構(gòu)鼓法。荷載柔結(jié)構(gòu)坊法認榮為地肯層對慢結(jié)構(gòu)塘的作駛用只校是作非用在框地下甘結(jié)構(gòu)顆上的冷荷載如（包炸括主宏動地尖層壓態(tài)力和快被動搞地層化抗力罰），影結(jié)構(gòu)橋在荷干載作吧用下研產(chǎn)生出內(nèi)力勝和變線形。識荷載亮結(jié)構(gòu)級法計璃算過譯程中疤需先號確定志地層架壓力時的分少布與衛(wèi)量值陰，然置后計佩算襯昨砌結(jié)陜構(gòu)在塔地層辮壓力沾及其戒他荷線載作眉用下仇的內(nèi)拳力與龍變形佛。地層蜻結(jié)構(gòu)紅法認出為襯四砌與川地層咬一起腫構(gòu)成博受力趨變形童的整尖體，灘并可腐以按芽連續(xù)厚介質(zhì)熊力學畜原理封計算世襯砌姥和周勿邊地霸層的早受力餃和變稼形。荷載始結(jié)構(gòu)納法深埋滾隧道免中的柏整體像式襯傅砌、辨淺埋對隧道索中的科整體播或復突合式隆襯砌吳及明紫洞襯盯砌等狡應采沸用荷叔載結(jié)底構(gòu)法共計算咳。深忘埋隧材道中劣復合季式襯節(jié)砌的掏二次稻襯砌揉也可肯采用莫荷載拆結(jié)構(gòu)仰法計下算。采用肝荷載味結(jié)構(gòu)山法計適算隧券道襯情砌的臘內(nèi)力移和變禁形時岡，應路通過旬考慮齊彈性拌抗力年等因轉(zhuǎn)素，壩體現(xiàn)熊圍巖覽對襯霉砌變閣形的捎約束漠作用雙。彈廣性抗家力的鬼大小神及分甩布，在對回拉填密臺實的幟襯砌秒構(gòu)件務(wù)可采感用局辱部變淘形理佳論，堂按下式計算潑確定閱。式中苗：σ—寸—彈性罷抗力士的強治度（MP紋a）；k—超—圍巖熱彈性擱抗力仿系數(shù)棟，無實途測數(shù)且據(jù)時燙可查慘規(guī)范靜選用；δ—吼—襯砌黃朝向慌圍巖兆的變攔形值歉（m），變形曲朝向勞洞內(nèi)志時取蘋為零。荷載寸結(jié)構(gòu)損法荷載告結(jié)構(gòu)匠法的截設(shè)計共原理緞，是盛認為域隧道宅開挖晉后地寺層的仰作用蓬主要智是對邊襯砌愚結(jié)構(gòu)蓮產(chǎn)生代荷載花，襯煩砌結(jié)材構(gòu)應箱能安核全可濾靠地括承受節(jié)地層禁壓力潤等荷秋載的綿作用娘。計爭算時隙先按代地層軋分類剛法或哨由實疑用公膊式確先定地睬層壓視力，宗然后現(xiàn)按彈崗性地場基上蔬結(jié)構(gòu)稍物的進計算掉方法拆計算堂襯砌躲的內(nèi)觸力，塌并進志行結(jié)祥構(gòu)截求面設(shè)省計。隧道江上作汪用的辟荷載趟主要橋有一賀下特禁點：1）圍兼巖既蕩是荷競載的尋來源綿又是胖承力鉤結(jié)構(gòu)伸的一纏部分肌；2）隧夢道截憶面的詞大小辜及形赴狀影愈響圍辛巖的眾受力絨狀態(tài)袖，從旋而導巴致巖體中充產(chǎn)蔬生不代同的膏荷載構(gòu)效應狼；3）支抬護結(jié)擾構(gòu)可已以改鑰變圍油巖受蹲力狀布態(tài)及勵受力生形式像的發(fā)棒展；4）不速同的任施工經(jīng)方法框?qū)е轮敛煌鞯膸r拌石強霜度變甲化效廉果等棕。地層撥結(jié)構(gòu)復法地層鑰結(jié)構(gòu)宿法的數(shù)設(shè)計派原理資，是耳將襯籃砌和簡地層尿視為李整體痰共同倚受力農(nóng)的統(tǒng)煮一體按系，柄在滿丸足變細形協(xié)義調(diào)條手件的憑前提驚下分率別計裂算襯興砌與機地層款的內(nèi)展力，宏據(jù)以哨驗算楊地層船的穩(wěn)話定性通和進尋行結(jié)賣構(gòu)截杯面設(shè)鴿計。目前柏計算撥方法嚴以有爬限單負元法凡為主驢，適即用于蠟設(shè)計躍構(gòu)筑羨在軟暈巖或梯較穩(wěn)由定的棉地層幸內(nèi)的梢襯砌蟲。在深棉埋情均況下元，隧瓣道壓瘡力不賺僅僅如是松帽弛壓鼠力；毛特別魂是在奮軟弱璃圍巖詢情況逝下，禍圍巖逼壓力誘主要粥為形文變壓蚊力。謝壓力遇值也稻可按乞釋放駐荷載惑考慮捉。其律釋放按系數(shù)盲建議放按表6取值較。但慶是深鏡埋隧端道構(gòu)萌造應哲力復帶雜，即較難撿確定般地應芒力大綠小，長地層脅結(jié)構(gòu)于法一楊般只囑對對創(chuàng)連拱憲隧道吊的計尸算結(jié)羨果只場作方姐案比志較等箏定性滲分析線。圍巖級別圍巖初期支護二次襯砌+初期支護I級10000II級80~9010~200III級40~7020~3010~30IV級20~4020~3030~50V級10~2010~3050~70VI級010~3070~90圍巖未開挖掙、初僑期支崇護、儲二次岔襯砌星施作景時荷臣載釋獅放系壯數(shù)（葡％）帶建議奴取值廣義株梁單減元普通偵梁桿當單元釋存在遠的問肝題常用榴的有幟限單碗元法嚇軟件卸采用賭專門按的桿隨梁板秋殼單螞元來穩(wěn)模擬送這些膨結(jié)構(gòu)沫桿件五，但走這樣啞的處稻理仍本會帶奪來一活些麻列煩，燭比如森隧道仆一襯躲和二丑襯的針二維今分析綢，如發(fā)果將咳一襯盈和二恐襯都薦簡化永為梁須，無魔論采柜用一爐襯還艇是二鎮(zhèn)襯的遺中心墻線或鄙與一全襯相歇接的尾圍巖狀輪廓其線作錄為梁組的計駐算位墻置，披與實辜際相銅