隧道內(nèi)力計算課程設(shè)計曲墻式襯砌計算

1、公路等級 圍巖級別 圍巖容重 彈性抗力系數(shù) 變形模量 襯砌材料 材料容重 變形模量 二襯厚度3 拱形曲墻式襯砌結(jié)構(gòu)計算3.1 基本資料：山嶺重丘高速公路V級丫 s=20KN/m3K=0.18X 106 KN/mE=1.5GPaC25 噴射混凝土丫 h=22 KN/m5Eh=25GPad=0.45m圖2襯砌結(jié)構(gòu)斷面(單位：cm)3.2荷載確定：圍巖豎向壓力根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范的有關(guān)計算公式及已知的圍巖參數(shù)，代入公式S 1q=0.45 X 2 - XyX其中：S圍巖的級別，取S=5;丫一一圍巖容重，取丫 =20 KN/mf;CD寬度影響系數(shù)，由式3=1+i (B-5)計算，其中，B為隧道寬度，B=

2、11.93+2X 0.45+2 X 0.10=13.03m，式中0.10為一側(cè)平均超挖量;B5 時，取 i =0.1 ，d =1+0.1*(13.03-5)=1.803所以圍巖豎向荷載(考慮一襯后圍巖釋放變形取折減系數(shù)0.4 )kN /m3=103.85 kN / m3計算襯砌自重g=1/2*(d 0+dn ) * 丫 h=1/2 X (0.45+0.45) X 22=9.9 kN/m3根據(jù)我國復(fù)合式襯砌圍巖壓力現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)和模型實驗，并參考國內(nèi)外有關(guān)資料，建議V級圍巖襯砌承受80%-608的圍巖壓力，為安全儲備這里?。?2.70 kN/m31 )全部垂直荷載q= 72.70+g=82.60

3、kN /m32)圍巖水平均布壓力e=0.4X q=0.4X 82.60=33.04 kN /m33.3 襯砌幾何要素襯砌幾何尺寸內(nèi)輪廓線半徑： r 1 =7.000 m , r 2 = 5.900 m內(nèi)徑n, r2所畫圓曲線的終點截面與豎直軸的夾角：a 1=70.3432 ,a 2 =108.7493 拱頂截面厚度 d0 =0.45 m , 拱底截面厚度 dn=0.45m。半拱軸線長度S及分段軸長 SS =12.363 m將半拱軸長度等分為 8 段，則S=S/8=12.363/8=1.545 mS/Eh =1.545/0.25 X108 =6.18X10-8 m3.3.3 各分塊截面中心幾何要

4、素各分塊截面與豎直軸的夾角及截面中心點的坐標(biāo)可以由圖 3直接量得，具體數(shù) 值見表 2-1 。3.4計算位移341單位位移：用辛普生法近似計算，按計算列表進行，單位位移的計算見表3-1表表3-1單位位移計算表截COS axyd1/Iy/Iy2/I(1+y) 2/i積分系數(shù)1/3面asin a00.0000.0001.0000.0000.0000.45131.6870.0000.000131.6871114.4720.2500.9681.5310.1940.45131.68725.5474.956187.7384228.9430.4840.8752.9640.7650.45131.687100.7

5、4177.067410.2352343.4150.6870.724.2101.6760.45131.687220.708369.906943.0094457.8870.8470.5325.1882.8690.45131.687377.8111083.9391971.2482571.9160.9510.3105.8324.2520.45131.687559.9342380.8403632.3964684.1940.9950.1016.1525.7640.45131.687759.0454375.1376024.9152796.4720.994-0.1136.1437.3090.45131.687

6、962.5027034.9289091.61948108.7490.947-0.3215.8068.8170.45131.6871161.08610237.299 -12691.15911053.4983570.348 20157.368 28351.563注：1.I 截面慣性矩，匸bd3/12,b取單位長度2.不考慮軸力的影響。單位位移值計算如下：S 11= S/EhXE 1/1=6.18 X 10-8 X 1053.498=65.1062 X 10-6_ ” 8 6S 12=4S/EhX y/|=6.18 X 10- X 3570.348=220.6475 X 10S 22=S/ E hX

7、Ey2/I=6.18 X 10-8X 20157.368=1245.7253 X 10-6計算精度校核：S 11+2 3 12+ S 22= (65.1062+2*220.6475+1245.7253 ) X 10-6-6=1752.1265X 102 8-6S S/ EhXE (1+y) /I=6.18 X 10 X 28351.563=1752.1266 X 10閉合差 =0.0001 x 10-6 0342載位移主動何載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移1）每一塊上的作用力（豎向力Q水平力E、自重力G）,分別由下面各式求得,Q =q*b iE =e*h iG =（ d i-i +d）/2* S* r

8、 h其中：bi襯砌外緣相鄰兩截面間的水平投影長度hi襯砌外緣相鄰兩截面間的豎直投影長度di接縫i的襯砌截面厚度均由圖3直接量得，其值見表3-2。各集中力均通過相應(yīng)圖形的形心。a cuJ7 Um ECOO口snp 寸黑SY14匚31廠疋石7 .0.87lr/ 4 i14 MTMM/IMy/INpN,N1/號3329.65-297.432.214242.21285.0221.6506.70.06300.0001440449983836275.99-260.115.812082.50305.2214.6519.90.0301404.0064076437250224130.99-150.4-19.5-

9、2568.9-1965.2360.6193.9554.6-0.032209808585498959352-62.43-37.9-4996.6-8374.4437.4161.0598.4-0.06324.4884244885205303534-243.2234.72-8.55-1126.6-3232.4515.9113.2629.2-0.01427606989851570836-348.4378.5030.033954.6616815.2575.563.92639.40.0475471110191664304573797877148-231.1222.21-8.94-1178.4-8613.06

10、06.341.23647.6-0.01601918608822038-7.675-0.11-14.718-129.77599.070.27669.3-0.007.56397188558128021291.8411385.5189-344.0372.8628.823795.5521877.5605.637.72643.40.0447481計算精度校核：根據(jù)拱頂切開點之相對轉(zhuǎn)角和相對水平位移應(yīng)為零的條件來檢查。s ME I式中:S M=6.18 X 10-8 X 1291.841= 79.8358 X 10-6 E IB a=MB 1=-0.1118 X 731.5956 X 10-6=-81.7

11、924 X 10-6閉合差： =(81.7924- 79.8358) /81.7924= 2.39% s yM式中：sEE IyM=6.18 X 10-8 X 11385.589=703.6294 X 10-6If B a =8.817 X( -81.7924 ) X 10-6=-721.1636 X 10-6閉合差： = (721.1636- 703.6294 ) /721.1636=2.431%3.9檢驗截面強度檢算幾個控制截面:截面0N極限Rabd而e1 1.5- d0.06361 1.50.450.788則N極限KRabd0.78819 1.0NN0.45 1 03 / 506.7831 3.2942.0（滿足）RabdNe1 1.51d1.5 0型 0.89870.45N極限KNRabd 0.8987 19 1.0 0.45 103/519.92214.7792.0（滿足）N3.9.3截面7NK -極限NRabdNJ,e0.0138 小 c而11.511.50.954d0.45N極限Rabd則K-0.954 19 1.0NNe=0.0138 0.2d=0.2