隧道二次襯砌計算書(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上主體結(jié)構(gòu)計算書趙東平2010-2-10專心-專注-專業(yè)目 錄隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)檢算1 參考規(guī)范本次計算主要依據(jù)如下設(shè)計規(guī)范：（1）公路隧道設(shè)計規(guī)范(JTG D702004)（2）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB500102002) （3）城市橋梁荷載設(shè)計標準(CJJ7798)（4）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTG D602004)（5）混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范(GB/T 504762008)（6）建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB 503302002）2 計算模型襯砌結(jié)構(gòu)計算采用荷載結(jié)構(gòu)法，荷載結(jié)構(gòu)法原理認為，隧道開挖后地層的主要作用是對襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，襯砌應(yīng)能安全可靠地承受地層壓力等荷

2、載的作用。本次計算采用荷載結(jié)構(gòu)模型，計算程序采用ANSYS10.0。在ANSYS程序中，用二維梁單元（Beam3）模擬襯砌和中墻，用二維桿單元(Link10)模擬圍巖對襯砌的約束效果，隧道襯砌和中墻共劃分為100個單元，數(shù)值模型如圖1所示，單元編號及節(jié)點編號與襯砌的對應(yīng)位置關(guān)系如圖2及圖3所示。圖1 襯砌計算模型圖2 襯砌單元編號圖3 襯砌節(jié)點編號3 計算參數(shù)根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范(TB10003-2005)及成灌線地質(zhì)資料，計算參數(shù)如表1和表2所示。表1 襯砌力學(xué)參數(shù)表 參數(shù)襯砌材料襯砌力學(xué)指標襯砌重度（kN/m3）彈性模型Ec（GPa）極限抗壓強度Ra（MPa）極限抗壓強度Rl（MPa）泊松

3、比C25混凝土2529.5192.00.2表2 土層力學(xué)參數(shù)表 參數(shù)圍巖級別圍巖力學(xué)指標彈性抗力系數(shù)K（MPa/m）重度（kN/m3）泊松比側(cè)壓力系數(shù)V級（淺埋）150170.250.214 荷載計算隧道襯砌荷載模式見圖4。圖4 襯砌荷載組合示意圖圖4中各分項荷載的計算方法如下。4.1 結(jié)構(gòu)自重襯砌混凝土重度為，結(jié)構(gòu)自重由ANSYS程序自動計算。4.2 圍巖壓力襯砌隧道埋深7.8m，根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范，淺埋隧道圍巖壓力采用計算如下（。隧道頂部上覆土重力：土層側(cè)壓力：頂部：底部：5 結(jié)構(gòu)內(nèi)力及安全系數(shù)襯砌內(nèi)力計算結(jié)果見圖6圖8，結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力計算結(jié)果如圖9和圖10所示，結(jié)構(gòu)變形見圖11。圖6 襯

4、砌結(jié)構(gòu)軸力(N)圖7 襯砌結(jié)構(gòu)彎矩(Nm)圖8 襯砌結(jié)構(gòu)剪力(N)圖9 襯砌最大壓應(yīng)力圖(N)圖10 襯砌最大拉應(yīng)力圖(N)由軸力計算結(jié)果可知，左右墻腳軸力最大，隧道拱頂正中軸力最小。中墻底部軸力值達-1320kN。襯砌最大正彎矩出現(xiàn)在拱頂內(nèi)側(cè)，正彎矩最大值為355kNm；襯砌最大負彎矩出現(xiàn)在兩側(cè)拱腰，負彎矩最大值為351Nm。襯砌最大剪力發(fā)生在邊墻腳，最大剪力為335kN。拱頂內(nèi)側(cè)受拉，最大拉應(yīng)力達到3.91MPa，拱腰外側(cè)受拉，最大拉應(yīng)力達到3.28MPa，均超過C25砼極限抗拉強度。襯砌最大壓應(yīng)力為17.8MPa，小于C25砼極限抗壓強度。由以上計算結(jié)果可知，襯砌拱部最大拉應(yīng)力均超過了C

5、25砼的極限抗拉強度，因此結(jié)構(gòu)需要進行配筋設(shè)計并進行裂縫驗算。襯砌內(nèi)力及安全系數(shù)計算結(jié)果如表4所示。表4 襯砌內(nèi)力及安全系數(shù)位置單元編號軸力/kN彎矩/kN.m剪力/kN安全系數(shù)S控制標準右仰拱1-1259.67-28.5340.169.88受壓控制2-1250.60-77.0464.479.50受壓控制3-1237.95-149.8559.107.83受壓控制4-1223.71-217.23-5.042.91受拉控制5-1211.93-220.20-176.292.77受拉控制表4 襯砌內(nèi)力及安全系數(shù)位置單元編號軸力/kN彎矩/kN.m剪力/kN安全系數(shù)S控制標準6-1264.23-51.2

6、4-315.159.72受壓控制7-1301.39253.5599.902.19受拉控制右邊墻8-1212.85151.20113.227.85受壓控制9-1175.0036.48-17.3810.55受壓控制10-1153.5654.15-105.4810.57受壓控制11-1131.07161.56-128.566.32受拉控制12-1094.86293.67-49.001.41受拉控制13-1035.95347.2574.391.05受拉控制14-961.96278.34151.021.42受拉控制拱部15-893.73133.55157.546.71受拉控制16-833.35-17.4

7、8143.3014.94受壓控制17-784.10-153.72115.303.58受拉控制18-749.05-261.5077.061.37受拉控制19-730.51-330.7231.900.98受拉控制20-729.63-354.57-16.350.89受拉控制21-746.40-329.99-61.730.99受拉控制22-779.71-260.04-100.371.40受拉控制23-827.28-151.55-128.973.98受拉控制24-886.07-14.63-143.9714.06受壓控制左邊墻25-952.76137.04-138.497.29受拉控制26-1024.78

8、282.42-63.561.44受拉控制27-1081.89351.8557.561.05受拉控制28-1116.93298.68132.461.39受拉控制29-1139.14169.00104.775.41受拉控制30-1160.9565.7614.0110.33受壓控制31-1207.3651.95-113.2910.15受壓控制32-1301.20164.21-86.017.26受壓控制左仰拱33-1257.25245.78320.522.25受拉控制34-1204.46-78.76160.049.78受壓控制35-1217.12-247.28-18.802.14受拉控制36-1232

9、.45-236.42-83.412.40受拉控制37-1246.13-160.80-86.487.47受壓控制38-1256.15-82.16-59.719.38受壓控制39-1261.40-30.37-27.139.86受壓控制40-1262.95-11.339.009.84受壓控制由表4的計算結(jié)果可知，拱部受拉控制，襯砌最小安全系數(shù)為0.98，襯砌兩側(cè)拱腰最小安全系數(shù)為1.05，受拉控制。由此可見襯砌部分截面最小安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求，需要對結(jié)構(gòu)進行配筋及裂縫寬度驗算。6 襯砌配筋及裂縫驗算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、公路隧道設(shè)計規(guī)范、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范，襯砌配筋首先要滿足承載力要求，在

10、結(jié)構(gòu)滿足承載力要求前提下還需要滿足最大裂縫寬度要求。配筋計算時，首先采用保護層厚度55mm，按承載力要求計算配筋量；然后取混凝土保護層厚度取30mm，驗算最大裂縫寬度，并調(diào)整最大配筋量，最終計算結(jié)果見表5。表5 襯砌計算配筋量及最大裂縫寬度驗算位置單元編號配筋后安全系數(shù)S控制標準鋼筋根數(shù)/個配筋面積/mm2最大裂縫寬度驗算/mm右仰拱1 2.0 受拉控制7 3436.1 不需驗算裂縫2 2.0 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫3 6.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫4 31.2 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫5 3.7 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫6 2.5

11、受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫7 2.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫右邊墻8 4.2 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫9 33.2 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫10 14.5 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫11 2.2 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫12 7.1 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫13 33.2 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫14 4.2 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫拱部15 2.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫16 2.5 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫17 3.7 受拉控制5 245

12、4.4 不需驗算裂縫18 31.3 受壓控制5 2454.4 0.06 19 10.5 受拉控制5 2454.4 0.13 20 2.5 受拉控制5 2454.4 0.18 21 2.0 受拉控制5 2454.4 0.12 22 2.0 受拉控制5 2454.4 0.06 23 2.0 受拉控制5 2454.4 不需驗算裂縫24 2.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫續(xù)表5 襯砌計算配筋量及最大裂縫寬度驗算位置單元編號配筋后安全系數(shù)S控制標準鋼筋根數(shù)/個配筋面積/mm2最大裂縫寬度驗算/mm左邊墻25 13.0 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫26 28.5 受壓控制4 1963

13、.5 不需驗算裂縫27 25.8 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫28 7.8 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫29 4.0 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫30 3.1 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫31 2.8 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫32 2.9 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫左仰拱33 3.3 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫34 4.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫35 10.4 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫36 34.3 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫37 36.8 受壓控制4 1963.5 不需驗算裂縫38 7.3 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫39 3.6 受拉控制4 1963.5 不需驗算裂縫40 3.1 受拉控制5 2454.4 不需驗算裂縫7 結(jié)論由以上計算結(jié)果可知：