隧道二次襯砌計算書(共11頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上主體結構計算書趙東平2010-2-10專心-專注-專業(yè)目 錄隧道二次襯砌結構檢算1 參考規(guī)范本次計算主要依據(jù)如下設計規(guī)范：（1）公路隧道設計規(guī)范(JTG D702004)（2）混凝土結構設計規(guī)范(GB500102002) （3）城市橋梁荷載設計標準(CJJ7798)（4）公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D602004)（5）混凝土結構耐久性設計規(guī)范(GB/T 504762008)（6）建筑邊坡工程技術規(guī)范（GB 503302002）2 計算模型襯砌結構計算采用荷載結構法，荷載結構法原理認為，隧道開挖后地層的主要作用是對襯砌結構產(chǎn)生荷載，襯砌應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構模型，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位置關系如圖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)公路隧道設計規(guī)范(TB10003-2005)及成灌線地質資料，計算參數(shù)如表1和表2所示。表1 襯砌力學參數(shù)表 參數(shù)襯砌材料襯砌力學指標襯砌重度（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 土層力學參數(shù)表 參數(shù)圍巖級別圍巖力學指標彈性抗力系數(shù)K（MPa/m）重度（kN/m3）泊松比側壓力系數(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 結構自重襯砌混凝土重度為，結構自重由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：土層側壓力：頂部：底部：5 結構內力及安全系數(shù)襯砌內力計算結果見圖6圖8，結構最大應力計算結果如圖9和圖10所示，結構變形見圖11。圖6 襯

4、砌結構軸力(N)圖7 襯砌結構彎矩(Nm)圖8 襯砌結構剪力(N)圖9 襯砌最大壓應力圖(N)圖10 襯砌最大拉應力圖(N)由軸力計算結果可知，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)在拱頂內側，正彎矩最大值為355kNm；襯砌最大負彎矩出現(xiàn)在兩側拱腰，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。拱頂內側受拉，最大拉應力達到3.91MPa，拱腰外側受拉，最大拉應力達到3.28MPa，均超過C25砼極限抗拉強度。襯砌最大壓應力為17.8MPa，小于C25砼極限抗壓強度。由以上計算結果可知，襯砌拱部最大拉應力均超過了C

5、25砼的極限抗拉強度，因此結構需要進行配筋設計并進行裂縫驗算。襯砌內力及安全系數(shù)計算結果如表4所示。表4 襯砌內力及安全系數(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，需要對結構進行配筋及裂縫寬度驗算。6 襯砌配筋及裂縫驗算根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范、公路隧道設計規(guī)范、混凝土結構耐久性設計規(guī)范，襯砌配筋首先要滿足承載力要求，在

10、結構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，并調整最大配筋量，最終計算結果見表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 結論由以上計算結果可知：