隧道襯砌計(jì)算

《隧道襯砌計(jì)算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第五章隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢算5.1結(jié)構(gòu)檢算一般規(guī)定為了保證隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全，需對(duì)襯砌進(jìn)行檢算。隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)按破損階段法對(duì)構(gòu)件截面強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)抗裂有要求時(shí)，對(duì)混凝土應(yīng)進(jìn)行抗裂驗(yàn)算。5.2隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算方法本隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算采用荷載結(jié)構(gòu)法。其基本原理為：隧道開(kāi)挖后地層的作用主要是對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)能安全可靠地承受地層壓力等荷載的作用。計(jì)算時(shí)先按地層分類(lèi)法或由實(shí)用公式確定地層壓力，然后按照彈性地基上結(jié)構(gòu)物的計(jì)算方法計(jì)算襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)。5.3隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算模型本隧道襯砌結(jié)構(gòu)驗(yàn)算采用荷載—結(jié)構(gòu)法進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算軟件為ANSYS10.0。取單位

2、長(zhǎng)度（1m）的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，建模時(shí)進(jìn)行了如下簡(jiǎn)化處理或假定：①襯砌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為二維彈性梁?jiǎn)卧╞eam3），梁的軸線為二次襯砌厚度中線位置。②圍巖的約束采用彈簧單元（COMBIN14），彈簧單元以鉸接的方式支撐在襯砌梁?jiǎn)卧g的節(jié)點(diǎn)上，該單元不能承受彎矩，只有在受壓時(shí)承受軸力，受拉時(shí)失效。計(jì)算時(shí)通過(guò)多次迭代，逐步殺死受拉的COMBIN14單元，只保留受壓的COMBIN14單元。圖5-1受拉彈簧單元的迭代處理過(guò)程③襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載通過(guò)等效換算，以豎直和水平集中力的模式直接施加到梁?jiǎn)卧?jié)點(diǎn)上。④襯砌結(jié)構(gòu)自重通過(guò)施加加速度來(lái)實(shí)現(xiàn)，不再單獨(dú)施加節(jié)點(diǎn)力。⑤襯砌結(jié)

3、構(gòu)材料采用理想線彈性材料。⑥襯砌結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐珠L(zhǎng)度小于0.5m。隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算模型及荷載施加后如圖5-2所示。5.4結(jié)構(gòu)檢算及配筋本隧道主要驗(yàn)算明洞段、Ⅴ級(jí)圍巖段和Ⅳ級(jí)圍巖段襯砌結(jié)構(gòu)。根據(jù)隧道規(guī)范深、淺埋判定方法可知，Ⅴ級(jí)圍巖段分為超淺埋段、淺埋段和深埋段。Ⅳ級(jí)圍巖段為深埋段。根據(jù)所給的材料基本參數(shù)和修改后的程序，得出各工況下的結(jié)構(gòu)變形圖、軸力圖、建立圖和彎矩圖。從得出的結(jié)果可知，Ⅴ級(jí)圍巖深埋段，所受內(nèi)力均較大，故對(duì)此工況進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算。5.4.1材料基本參數(shù)(1)Ⅴ級(jí)圍巖圍巖重度，彈性抗力系數(shù)，計(jì)算摩擦角，泊松比u=0.4。(2)C25鋼筋混凝土容重，截面尺

4、寸，彈性模量。軸心抗壓強(qiáng)度：；彎曲抗壓強(qiáng)度：；軸心抗拉強(qiáng)度:;泊松比u=0.2；(3)HPB235鋼筋物理力學(xué)參數(shù)密度：；抗拉抗壓強(qiáng)度：；彈性模量：；5.4.2結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖和變形圖（Ⅴ級(jí)圍巖深埋段）5.4.3結(jié)構(gòu)安全系數(shù)從上面的軸力圖和彎矩圖可知，需要對(duì)截面8、11、21、47、73進(jìn)行檢算，而根據(jù)對(duì)稱(chēng)性可知只需要對(duì)截面8、11、47進(jìn)行檢算。（1）配筋前檢算混凝土和砌體矩形截面軸心及偏心受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：（式5-1）精選范本,供參考！式中：—混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度（C25取19）；K—安全系數(shù)；N—軸向力；h—截面厚度（m）；—截面寬度

5、，取1m；—構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，取1；—軸向力偏心系數(shù)系數(shù)；按抗裂要求，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：（式5-2）—混凝土的抗拉極限強(qiáng)度（C25取2）按照式5-1和5-2，可求出安全系數(shù)如下表：截面81147安全系數(shù)1.801.642.20而隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，混凝土和砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全系數(shù)如表5-1：表5-1混凝土和砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全系數(shù)荷載組合破壞原因永久荷載+基本可變荷載永久荷載+基本可變荷載+其它可變荷載混凝土或砌體達(dá)到抗壓極限強(qiáng)度2．42.0混凝土達(dá)到抗拉極限強(qiáng)度3.63.0故需要對(duì)截面進(jìn)行配筋。（2）配筋后檢算根據(jù)隧道設(shè)計(jì)規(guī)范

6、規(guī)定及工程類(lèi)比，截面配筋情況為：每延米受拉鋼筋：4根22，每延米受壓鋼筋數(shù)量：4根22，為對(duì)稱(chēng)配筋，且混凝土保護(hù)層為5cm。精選范本,供參考！檢算原理如下：隧道襯砌結(jié)構(gòu)屬于偏心受壓矩形構(gòu)件，根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)偏心受壓構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算原理，求解結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)。其步驟如下：(1)計(jì)算偏心距（式5-3）式中：—彎矩；—軸向力。(2)確定截面受壓區(qū)高度x先假設(shè)襯砌截面受拉鋼筋和受壓鋼筋面積分別為和，按下列公式計(jì)算出受壓區(qū)高度x，即可以確定截面中性軸位置。（式5-4）解方程得：（式5-5）式中：—軸向力到受拉鋼筋重心的距離，；—軸向力到受壓鋼筋重心的距離，；—鋼筋的重

7、心到截面受拉邊緣的距離；—鋼筋的重心到截面受壓邊緣的距離；—鋼筋的抗拉計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（取235）；—混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（取18.5）；—混凝土受壓區(qū)邊緣到受拉鋼筋重心的距離；—襯砌計(jì)算截面寬度，取1m。當(dāng)軸向力N位于作用于鋼筋和重心之間時(shí)，式（5-4）和式(5-5)中取正值；當(dāng)N作用于兩重心以外時(shí)，則取負(fù)號(hào)。(3)確定截面大小偏心類(lèi)型精選范本,供參考！如果x≤0.55，矩形截面為大偏心受壓構(gòu)件，否則為小偏心受壓構(gòu)件。(4)強(qiáng)度檢算1)大偏心受壓構(gòu)件如果，按下式進(jìn)行強(qiáng)度檢算：（式5-6）否則，按下式進(jìn)行強(qiáng)度檢算：（式5-7）2)小偏心受壓構(gòu)件按下

8、式進(jìn)行強(qiáng)度檢算：（式5-8）如果軸向力N位于鋼筋的重心與鋼筋A(yù)s的重心之間的情況