某工程A隧洞5類圍巖襯砌及配筋計(jì)算書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 某工程A隧洞5類 (樁號(hào) 干0+156.00干1+111.00) 襯砌內(nèi)力和配筋計(jì)算書 2014年5月16日專心-專注-專業(yè)目 錄1 基本資料1.1 等別根據(jù)SL2522000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)和GB5028899灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，該工程屬等（中型）工程。渠系建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。渠系建筑物設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為10年（P=10 %）1.2 斷面尺寸凈斷面尺寸2.0m×2.4m（寬×高），底板、側(cè)墻及頂拱襯砌厚度均為0.3m。1.3 荷載按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，安全級(jí)別為級(jí)。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，設(shè)計(jì)狀況系數(shù)、，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)（0.95），可

2、變荷載分項(xiàng)系數(shù)，偶然作用分項(xiàng)系數(shù)，結(jié)構(gòu)系數(shù)。按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)荷載分項(xiàng)系數(shù)：襯砌自重作用分項(xiàng)系數(shù)1.05（有利）、0.95（不利）圍巖壓力作用分項(xiàng)系數(shù)1.0外水壓力作用分項(xiàng)系數(shù)1.0灌漿壓力作用分項(xiàng)系數(shù)1.31.4 計(jì)算工況和荷載組合檢修期：圍巖壓力+襯砌自重+外水壓力施工期：圍巖壓力+襯砌自重+外水壓力+灌漿壓力注：以檢修期作為控制工況，施工期灌漿時(shí)采取必要的支護(hù)措施。2 計(jì)算方法首先采用理正巖土計(jì)算軟件進(jìn)行受力分析計(jì)算，然后在軟件計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行配筋計(jì)算。2.1 參數(shù)取值基本參數(shù) 襯砌斷面類型： 圓拱直墻形 底板半寬： 1.150(m) 底板厚度： 0.300(m) 側(cè)墻高度：

3、1.550(m) 側(cè)墻厚度： 0.300(m) 頂拱半中心角： 90.000(度) 頂拱拱腳厚度： 0.300(m) 頂拱拱頂厚度： 0.300(m) 底板圍巖彈抗系數(shù)： 100.000(MN/m3) 側(cè)墻圍巖彈抗系數(shù)： 100.000(MN/m3) 頂拱圍巖彈抗系數(shù)： 100.000(MN/m3) 襯砌的彈性模量： 25500.000(MPa)外水壓力折減系數(shù)()： 0.400 混凝土等級(jí)： C20 縱筋等級(jí)： 級(jí)圍巖壓力計(jì)算垂直、水平均布圍巖壓力根據(jù)地質(zhì)資料，隧洞圍巖物理力學(xué)參數(shù)值見下表：隧洞圍巖參數(shù)建議值表2.1-1隧洞名稱A隧洞圍巖類別IIIIVV圍巖重度（KN/m³）252

4、525堅(jiān)固系數(shù)fk2.51.750.5圍巖似內(nèi)摩擦角（°）706560圍巖單位抗力系數(shù)(MPa/cm)=100MN/m3531根據(jù)水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范SL279-20026.2.4規(guī)定和表2.1-1計(jì)算圍巖壓力：垂直方向水平方向式中垂直均布圍巖壓力，kN/m2； 水平均布圍巖壓力，kN/m2； 巖體重度，kN/m3； B隧洞開挖寬度，m； H隧洞開挖高度，m。 計(jì)算表格如下表：圍巖壓力計(jì)算表表2.1-2序號(hào)已知參數(shù)計(jì)算結(jié)果圍巖類別斷面尺寸（m×m）開挖寬度B（m）開挖高度H（m）重度（kN/m3）均布垂直山巖壓力qv（kN/m2）均布水平山巖壓力qh（kN/m2）12.0

5、15;2.42.632519.57.522.0×2.42.632519.57.532.0×2.42.632519.57.5注：式、中，系數(shù)分別取為0.3、0.1。底部圍巖壓力按整體計(jì)算隧洞單位米長斷面受力情況，則底部圍巖壓力=+1m長襯砌自重/計(jì)算寬度 =19.5+（×1.15+2×1.55+2.3）×0.3×25/2.3=48.89 kN/m2外水壓力：取5m計(jì)。灌漿壓力：200kPa。2.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖圖2.2-1 計(jì)算簡(jiǎn)圖3 理正計(jì)算結(jié)果理正軟件計(jì)算得出的彎矩、軸力、剪力圖如下：圖3-1 軸力圖（單位：kN）圖3-1 剪力圖（單位

6、：kN）圖3-1 彎矩圖（單位：kN·m）4 襯砌配筋計(jì)算4.1 計(jì)算情況取1m長斷面進(jìn)行計(jì)算，按下列幾種情況分別進(jìn)行計(jì)算，取最大值最為最終結(jié)果。配筋參數(shù)表4.1-1序號(hào)M(KN·m)N(KN)e0=M/N (m)位置備注13.633.70.107 拱頂偏心受壓21.152.20.021 側(cè)墻頂部偏心受壓318.263.20.288 側(cè)墻底部偏心受壓418.230.3底板端點(diǎn)受彎518.130.3底板跨中受彎注：彎矩和軸力均為設(shè)計(jì)值。計(jì)算參數(shù)：C20砼，fc=9.6 N/mm2；HRB400鋼筋，fy=fy=360 N/mm2；斷面b×h=1000mm×

7、300mm，h0=h-a=300-50=250mm；as=as=50mm。4.2 偏心受壓計(jì)算4.2.1 取值計(jì)算偏心距增大系數(shù)值時(shí)，將無壓隧洞襯砌的頂拱連同側(cè)墻近似作為一個(gè)無鉸拱結(jié)構(gòu)考慮，其拱軸線長度S采用頂拱長加一個(gè)側(cè)墻長。根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T 5057-2009）9.3.9規(guī)定，按下式進(jìn)行計(jì)算： （4.2.1-1） （4.2.1-2） （4.2.1-3）式中：軸向力對(duì)截面重心的偏心距，在式（4.2.1-1）中，當(dāng)時(shí)，??；構(gòu)件的計(jì)算長度，無鉸拱結(jié)構(gòu)；截面高度，300mm；截面有效高度，；A構(gòu)件的截面面積，1000×300=3×105 mm2；考慮截面應(yīng)變

8、對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)>1時(shí)，取=1.0；考慮構(gòu)件長細(xì)比對(duì)截面曲率的影響系數(shù)，當(dāng)時(shí)，取=1.0。當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比（或）8時(shí)，可取=1.0。故S=×1.15+1.55=5.16ml0=0.36S=0.36×5.16=1.86m，短柱，取=1.01、，大偏心受壓2、 ，小偏心受壓3、 ，大偏心受壓4.2.2 配筋計(jì)算1、 大偏心受壓：=107+150-50=207mm取=1.2×33.7×103=40400N，=b=0.518 <0按最小配筋率：<0< 0則：=107-150+50=7mm=3.9mm2<按最小配筋率：2、 小偏心

9、受壓：=21+150-50=121mm取取=1.2×52.2×103=62640N，其中：A=0.5fcb=0.5×9.6×1000=4800mm2 =30638 =-62640×(0.5×300-21-50)-360×500×0.8×200/(0.8-0.518) =-1.1×108則： =0.59<1.6-b <0按最小配筋率：3、 大偏心受壓：=288+150-50=388mm取=1.2×63.2×103=75840N，=b=0.518 <0按最小配筋

10、率：<0< 0則：=288-150+50=188mm=198.0mm2<按最小配筋率：4.3 受彎計(jì)算取底板彎矩最大設(shè)計(jì)值計(jì)算：=0.036<b=0.518=246.7mm2<按最小配筋率：4.4 計(jì)算結(jié)果側(cè)墻、頂拱和底板均按照最小配筋率選配鋼筋，選配的單側(cè)受力鋼筋截面面積不得小于500mm2。5 抗裂驗(yàn)算5.1 計(jì)算公式根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T 5057-2009）10.1.1規(guī)定，按下式進(jìn)行計(jì)算：偏心受壓構(gòu)件： （5.1-1）受彎構(gòu)件： （5.1-2）式中：、按標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算的軸向力值、彎矩值；混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)，=0.85；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

11、值，C20砼，=1.54N/mm2；截面抵抗矩塑性系數(shù)，矩形截面為1.55，考慮截面高度影響，進(jìn)行修正；換算截面面積，=1000×300+7.84×500+7.84×500=mm2，、為受拉、受壓鋼筋截面面積；軸向力對(duì)截面重心的偏心距；鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比，HRB400鋼筋，=2.0×105N/mm2，C20砼，=2.55×104N/mm2，即=7.84；換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩，=2.33×109/(300-146.8)=1.52×107；換算截面重心至受壓邊緣的距離，=(300×1000

12、5;300/2+7.84×500×250+7.84×500×50)/=146.8mm；換算截面對(duì)其重心軸的慣性矩，=1000×3003/12+1000×300×(146.8-150)2+7.84×500×(250-146.8)2+7.84×500×(146.8-50)2=2.33×109mm4；混凝土截面面積，1000mm×300mm；截面全高，300mm。5.2 計(jì)算情況取1m長斷面進(jìn)行計(jì)算，按下列幾種情況分別進(jìn)行計(jì)算。抗裂驗(yàn)算參數(shù)表5.2-1序號(hào)M(KN

13、3;m)N(KN)e0=M/N (m)位置備注13.734.90.106 拱頂偏心受壓21.253.10.023 側(cè)墻頂部偏心受壓318.363.50.288 側(cè)墻底部偏心受壓418.330.3底板端點(diǎn)受彎518.230.3底板跨中受彎注：彎矩和軸力均為標(biāo)準(zhǔn)值。5.3 偏心受壓計(jì)算按最不利組合即e0取最大值時(shí)計(jì)算：滿足抗裂要求，可不再進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。5.4 受彎計(jì)算滿足抗裂要求，可不再進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。6 斜截面抗剪驗(yàn)算6.1 計(jì)算公式根據(jù)水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T 5057-2009）9.5.9和9.5.3之規(guī)定：偏心受壓構(gòu)件如能符合時(shí)，則不需要進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算；受彎構(gòu)件如能

14、符合時(shí)，則不需要進(jìn)行斜截面受剪承載力計(jì)算。式中：構(gòu)件斜截面上的剪力設(shè)計(jì)值；與剪力設(shè)計(jì)值相應(yīng)的軸向壓力設(shè)計(jì)值，當(dāng)時(shí)，取=1/1.2×0.3×9.6×1000×300=720kN，A為構(gòu)件的截面面積；混凝土的受剪承載力，=0.7×1.10×1000×250=192.5kN；混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C20砼，=1.10N/mm2。6.2 計(jì)算情況取1m長斷面進(jìn)行計(jì)算，按下列幾種情況分別進(jìn)行計(jì)算?？辜趄?yàn)算參數(shù)表6.1-1序號(hào)V(KN)N(KN)位置備注1033.7拱頂偏心受壓27.152.2側(cè)墻頂部偏心受壓330.363.2側(cè)墻底部偏心受壓463.230.3底板端點(diǎn)受彎5030.3底板跨中受彎注：彎矩和軸力均為設(shè)計(jì)值。6.3 偏心受壓計(jì)算1、 =1/1.2×192.5+0.07×33.7=162.8kN>=0kN滿足抗剪要求。2、 =1/1.2×192.5+0.07×5