復(fù)合式襯砌隧道設(shè)計(jì)計(jì)算范例結(jié)構(gòu)力學(xué)方法

1.1工程概況XX公路XX隧道位于XX省XX縣與XX縣交界的XX地段,東距XX約260km,西至XX約97km,這里山勢(shì)險(xiǎn)峻雄偉,地質(zhì)條件復(fù)雜,氣候環(huán)境惡劣,自然災(zāi)害頻繁,原有公路坡陡彎急,交通事故不斷,使其成為千里XX線上的第一個(gè)咽喉險(xiǎn)道,嚴(yán)重影響了XX線的運(yùn)輸能力,制約了XX少數(shù)民族地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。XX隧道工程自XX縣XXXX公路K2734+560(K256+560)處回頭,沿XX兩側(cè)緩坡展線進(jìn)洞,穿越XX北支山脈——XX山,于XX縣XX村和XX左岸出洞,跨和XX經(jīng)XX村展線至K2768+600(K265+216)與原XX公路相接,總長(zhǎng)8166km,其中XX隧道長(zhǎng)4176m,XX隧道長(zhǎng)104m,改建后可縮短運(yùn)營(yíng)里程2514km,使該路段公路達(dá)到三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),滿足了XX線XX段的全天候行車。1.2工程地質(zhì)條件1.2.1地形地貌XX段山高坡陡,地形險(xiǎn)要,在地貌上位于XX盆地向青藏高原過渡的盆地邊緣山區(qū)分水嶺地帶,隸屬于龍門山深切割高中地區(qū)。隧道中部地勢(shì)較高。隧址區(qū)地形地貌與地層巖性及構(gòu)造條件密切相關(guān)。由于區(qū)內(nèi)地層為軟硬相間的層狀地層,構(gòu)造為西傾的單斜構(gòu)造,故地形呈現(xiàn)東陡西緩的單面山特征。隧道軸線穿越部位,山體渾厚,東西兩側(cè)發(fā)育的溝谷多受構(gòu)造裂隙展布方向的控制。主溝XX、和XX與支溝構(gòu)成羽狀或樹枝狀,橫斷面呈對(duì)稱狀和非對(duì)稱狀的“v”型溝谷,縱坡順直比降大,局部受巖性構(gòu)造影響,形成陡崖跌水。1.2.2水文氣象XX位于XX盆地亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)與青藏高原大陸性干冷氣候區(qū)的交接地帶。由于山系屏障,XX東西兩側(cè)氣候有顯著差異。東坡潮濕多雨,西坡干燥多風(fēng),故有“康風(fēng)雅雨”之稱。全年分早季和雨季。夏、秋兩季受東進(jìn)的太平洋季風(fēng)和南來的印度洋季風(fēng)的控制,降雨量特別集中；冬春季節(jié),則受青藏高原寒冷氣候影響,多風(fēng)少雨,氣候嚴(yán)寒。據(jù)XX、XX兩縣21年（1960-1980年）氣候資料,多年平均氣溫分別為16.6℃和15.1℃,XX略高于XX，多年平均降雨量分別為636.8mm和1730.0mm，多年平均蒸發(fā)量分別為1578.6和924.2mm，每年8級(jí)以上大風(fēng)日數(shù)分別為14天和3天,XX相對(duì)大風(fēng)更多、更強(qiáng)烈。據(jù)調(diào)查訪問,XX東坡季節(jié)冰凍線約在海拔2200m以上,積雪線海拔1900m左右,積雪時(shí)限11月上旬至次年4月,西坡季節(jié)冰凍線約為海拔2600m-2800m季節(jié)積雪線海拔2300m-2500m左右。XX東西兩側(cè)分別屬于XX江和XX支流一XX兩大水系。東坡XX為XX江支流XX河發(fā)源地,西坡XX,屬XX河支流。本區(qū)溪溝均受大氣降水（雨、雪）和地下水的補(bǔ)給,其中主要為大氣降水補(bǔ)給。因而,亦具有一般山區(qū)溝河“易漲易落”之特點(diǎn)。1.2.3地質(zhì)狀況隧道穿越地層以志留系、泥盆系淺海—濱海相碳酸鹽和碎屑巖為主,出口端上覆地層為崩坡積層,黃灰、黑灰色塊石土或塊石、碎石土,由山前滑坡、崩塌等坡積、崩積物及少量坡面洪流形成的洪積物組成,主要成份為巖屑砂礫、角礫、亞粘土等。由于區(qū)內(nèi)巖層軟硬相間,故地形呈東陡西緩的單面山特征,東坡為逆向坡,西坡為順向坡。XX斷裂帶從隧址區(qū)西北側(cè)通過,距隧道出口約350~400m,該斷裂是龍門山斷裂帶的南西延長(zhǎng)部分,為區(qū)內(nèi)控制性主干斷裂,在其影響下區(qū)內(nèi)沿其旁側(cè)發(fā)育一系列次級(jí)分支羽狀斷裂,在隧道軸線上共穿越斷層11條,多屬壓性—壓扭性質(zhì),斷層帶不寬,影響帶較小,膠結(jié)較好。隧址區(qū)地震基本烈度為8度。1.3隧址區(qū)初始應(yīng)力條件通過采用水壓致裂法在7個(gè)鉆孔中的地應(yīng)力測(cè)量,得出隧道最大水平主應(yīng)力(σmax)的總體方向?yàn)镹74°W,與隧道軸線夾角31°左右,隧址區(qū)地應(yīng)力場(chǎng)具有以下分布特征:(1)大約位于標(biāo)高2200m處,為山體應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力的分界線,分界線以上垂直應(yīng)力(Rv)占主導(dǎo)地位;分界線以下水平主應(yīng)力值明顯增加并占主導(dǎo)地位,隧道頂板正好位于分界線偏下。(2)水平地應(yīng)力(σHmax、σhmin)在垂直方向上的分布隨深度增加而增大,在橫向上由隧道兩端向山體內(nèi)部逐漸增加,即隧道中部地應(yīng)力最大,σHmax=54.37MPa。(3)在同一深度內(nèi)硬質(zhì)巖類顯示高應(yīng)力值,軟巖類顯示低應(yīng)力值。XX隧道(主洞)長(zhǎng)4176m,以II、III類圍巖為主,長(zhǎng)3004m,占71.93%;IV類圍巖長(zhǎng)821m,占19.66%;V類圍巖長(zhǎng)351m,占8.41%。2隧道設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)行車速度:40km/h(三級(jí)公路);隧道建筑限界:隧道凈寬9.0m(7.5m+2×0.75m),限高5m設(shè)計(jì)荷載:汽車—20級(jí),掛車—100;設(shè)計(jì)小時(shí)交通量:441輛/h;行車方式:單洞雙向行駛;衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn):正常運(yùn)營(yíng)CO允許濃度為150×10-6,阻塞及救災(zāi)短時(shí)間內(nèi)(15min)為250×10-6;煙霧允許濃度0.009m-1。2.2平面線形、縱斷面設(shè)計(jì)2.2.1平面線形隧道的平面線形應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形、路線走向、通風(fēng)等因素確定隧道的平曲線線形。直線便于施工；曲線段施工難度較大，除測(cè)量上難度加大以外，例如模板臺(tái)車載曲線段施工很困難，有超高時(shí)就更困難。結(jié)合隧址區(qū)地形、地貌及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、地應(yīng)力大小與方向、經(jīng)濟(jì)性,確定出了隧道軸線位置,同時(shí)還兼顧了兩端接線的銜接，隧道平面線形確定為直線型。隧道設(shè)計(jì)里程K259+036～K263+212,長(zhǎng)4176m，進(jìn)口標(biāo)高2180.31m,出口標(biāo)高2182.01m。2.2.2縱斷面設(shè)計(jì)隧道內(nèi)縱斷面線形應(yīng)考慮行車安全性、營(yíng)運(yùn)通風(fēng)規(guī)模、施工作業(yè)效率和排水要求，隧道縱坡不應(yīng)小于0.3%，一般情況不應(yīng)大于3%；受地形等跳警限制時(shí)，高速公路、一級(jí)公路的中、短隧道可適當(dāng)加大，但不宜大于4%；短于100m的隧道縱坡可與該公路隧道外路線的指標(biāo)相同。隧道內(nèi)的縱坡形式，一般采用單向坡；當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育的長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道可采用雙向坡。縱坡變更的凸形豎曲線和凹形豎曲線的最小半徑和最小長(zhǎng)度應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定（《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD70-2004，表4.3.4）。XX隧道屬特長(zhǎng)隧道，因此縱坡形式采用“人”字坡式，進(jìn)口側(cè)上坡,坡度0.5%(長(zhǎng)2000m),出口側(cè)下坡,坡度0.41%(長(zhǎng)2176m)。2.3橫斷面設(shè)計(jì)2.3.1建筑限界隧道橫斷面設(shè)計(jì)主要是對(duì)隧道凈空的設(shè)計(jì)。隧道凈空是指隧道襯砌的內(nèi)輪廓線所包圍的空間。隧道凈空是根據(jù)“建筑限界”確定的?！跋藿纭笔且环N規(guī)定的輪廓線，這種輪廓線以內(nèi)的空間是保證車輛安全運(yùn)行所必需的，是建筑物不得侵入的一種限界。公路隧道建筑限界包括車道、路肩、路緣帶、人行道等的寬度及車道、人行道的凈高。下圖為公路隧道建筑限界橫斷面組成寬度。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,隧道建筑限界采用凈寬9.0m,限高4.5m。隧道內(nèi)輪廓經(jīng)過比選確定采用單心圓斷面,隧道總高度6.1m。2.3.2緊急停車帶長(zhǎng)、特長(zhǎng)隧道應(yīng)在行車方向的右側(cè)設(shè)置緊急停車帶。雙向行車隧道，其緊急停車帶應(yīng)雙側(cè)交錯(cuò)設(shè)置。緊急停車帶的寬度，包含右側(cè)向?qū)挾葢?yīng)取3.5m，長(zhǎng)度應(yīng)取40m，其中有效長(zhǎng)度不得小于30m。緊急停車帶的設(shè)置間距不宜大于750m。停車帶的路面橫坡，長(zhǎng)隧道可取水平，特長(zhǎng)隧道可取0.5%~1.0%或水平。XX隧道應(yīng)設(shè)緊急停車帶，雙向交錯(cuò)布置，緊急停車帶間距700m，有效長(zhǎng)度30m，橫向坡度取1%。緊急停車帶的建筑限界、寬度和長(zhǎng)度見圖2-3.2。圖2-3.1建筑界（單位：cm）a）寬度構(gòu)成及建筑限界（單位：cm）b）長(zhǎng)度（單位：cm）圖2-3.2緊急停車帶的建筑限界、寬度和長(zhǎng)度2.3.3內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)除符合隧道建造限界的規(guī)定外，還應(yīng)滿足洞內(nèi)路面、排水設(shè)施、裝飾的需要，并為通風(fēng)、照明、消防、監(jiān)控、營(yíng)運(yùn)管理等設(shè)施提供安裝控件，同時(shí)考慮圍巖變形、施工方法影響的預(yù)留富裕量，使確定的斷面形式及尺寸符合安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。XX隧道內(nèi)輪廓采用單心圓方案，半徑R1=4.8m，R2=1m，R3=9.6m，θ1=108°，θ2=67°，θ3=12°，IV、V級(jí)圍巖設(shè)置仰拱，內(nèi)輪廓線如圖2-3.3。a）一般內(nèi)輪廓線b)含緊急停車帶內(nèi)輪廓線圖2-3.3內(nèi)輪廓線（單位：m）3洞門設(shè)計(jì)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）對(duì)洞門有如下規(guī)定：1．洞口位置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，同時(shí)結(jié)合環(huán)境保護(hù)、洞外有關(guān)工程及施工條件、營(yíng)運(yùn)要求，通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較確定；2．隧道應(yīng)遵循“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則，不得大挖大刷，確保邊坡及仰坡的穩(wěn)定；3．洞口邊坡、仰坡頂面及其周圍，應(yīng)根據(jù)情況設(shè)置排水溝，并和路基排水系統(tǒng)綜合考慮布置。3.1洞門位置選擇《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）規(guī)定洞口位置的確定應(yīng)符合下列要求：1．洞口的邊坡及仰坡必須保證穩(wěn)定。有條件時(shí)，應(yīng)貼壁進(jìn)洞；條件限制時(shí)，邊坡及仰坡的設(shè)計(jì)開挖最大高度可按表2-4.1控制。表2-4.1洞口邊、仰坡控制高度圍巖分級(jí)I-IIIIIIV邊、仰坡坡率貼壁1:0.31:0.51:0.51:0.751:0.751:11:1.251:1.51:1.25高度（m）15202520251518201518注：設(shè)計(jì)開挖高度系從路基邊緣算起2．洞口位置應(yīng)設(shè)于山坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件好處。3．位于懸崖陡壁下的洞口，不宜切削原山坡；應(yīng)避免在不穩(wěn)定的懸崖陡壁下進(jìn)洞。4．跨溝或沿溝進(jìn)洞時(shí)，應(yīng)考慮水文情況，結(jié)合防排水工程，充分比選確定。5．漫坡地段的洞口位置，應(yīng)結(jié)合洞外路塹地質(zhì)、棄渣、排水及施工等因素綜合分析確定。6．洞口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與附近的地面建筑及地下埋設(shè)物的相互影響，必要時(shí)采取防范措施。7．洞口邊坡、仰坡應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加固防護(hù)措施，有條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用綠化護(hù)坡。8．當(dāng)洞口處有塌方、落石、泥石流等時(shí)，應(yīng)采取清刷、延伸洞口、設(shè)置明洞或支擋結(jié)構(gòu)物等措施。3.2洞門形式選擇標(biāo)準(zhǔn)洞門形式的選擇應(yīng)適應(yīng)地形、地質(zhì)的需要，同時(shí)考慮施工方法和施工需要。一般地形等高線與線路中線斜交角度在45?！?5。之間，地面橫坡較陡，地質(zhì)條件好，無落石掉塊現(xiàn)象時(shí)，可選擇斜交洞門；當(dāng)斜交角度大于65。時(shí)，地面橫坡較陡，或一側(cè)地形凸出，可考慮用臺(tái)階洞門；當(dāng)斜交角度小于45。時(shí)，地面橫坡較陡，邊仰坡刷方較高，有落石掉塊掉塊威脅運(yùn)營(yíng)安全時(shí)，考慮接長(zhǎng)明洞。3.3洞門確定XX隧道穿越地層以志留系、泥盆系淺?！獮I海相碳酸鹽和碎屑巖為主,出口端上覆地層為崩坡積層,黃灰、黑灰色塊石土或塊石、碎石土,由山前滑坡、崩塌等坡積、崩積物及少量坡面洪流形成的洪積物組成,主要成份為巖屑砂礫、角礫、亞粘土等。因此洞門采用翼墻式洞門。4隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1初期支護(hù)XX隧道采用復(fù)合式襯砌支護(hù)，初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，由噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護(hù)形式組合使用，根據(jù)不同圍巖級(jí)別區(qū)別組合。錨桿支護(hù)采用全長(zhǎng)粘結(jié)錨桿。由工程類比法，結(jié)合《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004），初期支護(hù)噴射混凝土材料采用C20級(jí)混凝土，支護(hù)參數(shù)取值如表2-5.1。表4-1.1初期支護(hù)參數(shù)圍巖級(jí)別噴射砼厚度(ccm)錨桿(m)鋼筋網(wǎng)鋼拱架拱墻仰拱位置長(zhǎng)度間距桿體材料II8—局部2.21.5Φ22砂漿（藥卷）錨錨桿——III10—拱、墻2.41.5Φ22砂漿（藥卷）錨錨桿局部Φ6.5@25xx25—IV15—拱、墻3.01.0Φ25中空注漿錨錨桿拱、墻Φ6.5@25xx25拱、墻格柵鋼架18IIV20—拱、墻4.01.0Φ25中空注漿錨錨桿拱、墻(雙層))Φ6.5@25xx25拱、墻、仰拱格柵鋼架18II4.2二次襯砌二次襯砌采用現(xiàn)澆模筑鋼筋混凝土，混凝土采用C25級(jí)，鋼筋采用HRB335級(jí)剛，利用荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行襯砌內(nèi)力計(jì)算和驗(yàn)算。二次襯砌厚度設(shè)置如表2-5.2。表4-1.2二次襯砌混凝土厚度（單位：cm）圍巖級(jí)別拱、墻混凝土厚厚度仰拱混凝土厚度度II30—III35—IV3535V45454.3Ⅳ圍巖襯砌內(nèi)力計(jì)算《規(guī)范》（JTGD70-2004）規(guī)定：I-V級(jí)圍巖中，復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)應(yīng)主要按工程類比法設(shè)計(jì)。其中IV、V級(jí)圍巖的支護(hù)參數(shù)應(yīng)通過設(shè)計(jì)確定，計(jì)算方法為地層結(jié)構(gòu)法。所以取IV級(jí)圍巖為計(jì)算對(duì)象。4.3.1擬定襯砌尺寸圖2-5.1IV圍巖襯砌擬定圖內(nèi)輪廓線半徑外輪廓線半徑m，C25級(jí)防腐鋼筋混凝土拱墻35cm，預(yù)留變形量5cm，C20噴射混凝土防腐混凝土厚14cm,拱頂截面厚0.5m，墻底截面厚0.5m。4.3.2襯砌材料參數(shù)圍巖為IV級(jí)，根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》表A.0.4-1取值得：圍巖重度，圍巖的彈性抗力系數(shù)，。襯砌材料采用鋼筋混凝土，根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》表5.2.1，表5.2.2，表5.2.4取值得：重度，彈性模量，軸線抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。內(nèi)輪廓半徑，內(nèi)徑所畫圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直軸的夾角外輪廓半徑，拱軸線半徑，拱軸線各段圓弧中心角：，4.3.3荷載載確定1）圍巖豎向向均布?jí)毫αΓ海?.2）式中:s---圍巖巖類別,此處s=4;γ---圍巖容重重,此處γ=21KN/mm3ω---跨度影響響系數(shù),ω=1+ii(lm--5),毛洞跨度Lm=10.660+2××0.055=10.770m，其中0..05m為一側(cè)平平均超挖量量.Lm=5～15m時(shí),i=00.1,此處ω=1+00.1×((10.770-5))=1.5570。所以，有q=00.45××24-1×21×1.5770＝118..69200kpa此處超挖回填層層重忽略不不計(jì)。2）圍巖水平均布布?jí)毫Γ篹＝0.25q＝00.25××118..69200＝29.66730kkpa4.3.4半拱軸軸線長(zhǎng)度S及分段軸軸心線長(zhǎng)△△S4.3.4.11.計(jì)算半拱拱軸線長(zhǎng)度度S級(jí)分塊軸軸線長(zhǎng)度△S。（單位m）分段長(zhǎng)度：m4.3.4.22.各分塊接縫（截截面）中心心幾何要素素1.與豎直夾角角校核：角度閉閉合差，因因墻底面水水平，計(jì)算算襯砌內(nèi)力力時(shí)用2.接縫中心心點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)計(jì)算表2-3各截面中心幾何何要素截面α（o）sinαcosαxy000100115.026220.25930.96581.30930.1727230.052330.50080.86562.52900.6789345.078550.70810.70613.57581.4840460.104660.86690.49844.37802.5330575.130880.96650.25664.88093.7541690.156991.0000-0.002775.04995.06387105.183310.9651-0.261994.87376.3726890104.21327.4271半軸計(jì)算圖如圖圖2-5圖2-5襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算圖圖示4.3.5計(jì)算位位移4.3.5.11.單位位移移用用辛普生法近似似計(jì)算，按按計(jì)算列表表進(jìn)行。單單位位移的的計(jì)算見表表2-4。單位位移值計(jì)算算如下：校核：閉合差△≈0計(jì)計(jì)算結(jié)果正正確。表2-4單位位位移計(jì)算表表截面I1/Iy/Iy2/I（y+1）2/II00.01042296.000000.00000.000096.0000010.01042296.0000016.576882.8624132.0155920.01042296.0000065.1765544.24988270.6022830.01042296.00000142.46448211.41889592.3488540.01042296.00000243.16770615.939921198.2773250.01042296.00000360.394401352.955672169.7444860.01042296.00000486.127762461.666693529.9222070.01042296.00000611.771113898.588165218.1223780.01042296.00000713.001165295.533426817.53374∑—864.000002638.6779313883.2209720024.556824.3.5.22.載位移——主動(dòng)荷載載在基本結(jié)結(jié)構(gòu)中引起起的位移A.每一楔塊上的作作用力豎向力：式中bi——襯襯砌外緣相相鄰兩截面面之間的水水平投影長(zhǎng)長(zhǎng)度，由圖圖2.5量得得：水平壓力：式中：hi———襯砌外緣緣相鄰兩截截面之間的的豎直投影影長(zhǎng)度，由由圖2-5量得得：自重力：式中：di———接縫i的襯砌截截面厚度。注：計(jì)算G8時(shí)時(shí)，應(yīng)使第第8個(gè)楔塊的的面積乘γh。作用在各楔塊上上的力均列列人表2-5，各各集中力均均通過相應(yīng)應(yīng)圖形的形形心。表2-5單元集集中作用力力截面bi(m)hi(m)di(m)QEG0000.500000011.37410.18120.5000163.094475.376716.5465521.27800.53130.5000151.6888415.7653316.5465531.10070.84500.5000130.6444325.0737716.5465540.84201.10090.500099.9387732.6670016.5465550.52781.28160.500062.6456638.0289916.5465560.17751.37460.500021.0678840.7885516.5465571.37360.5000040.7588816.5465580.98900.5000029.3466616.54655B．外荷載在基本本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)力力楔塊上備集中力力對(duì)下一接接縫的力臂臂由圖2-5中量量得，分別別記為。內(nèi)內(nèi)力按下式式計(jì)算(見圖2-6)圖2-6單元主主動(dòng)荷載彎矩：（）軸力：式中：、—相鄰鄰兩截面中中心點(diǎn)的坐坐標(biāo)增量，按下式計(jì)計(jì)算：表2-6計(jì)算算過程表（一一）截面aqagae-Qaq-Gag-Eae000000010.62220.64900.3321-101.47775-10.73887-1.7856620.51570.59320.4820-78.22557-9.81544-7.5989930.37320.49700.5990-48.75664-8.22366-15.0199140.20430.36670.6751-20.41775-6.06766-22.0533550.02230.21130.7049-1.39700-3.49633-26.806666-0.161330.04150.68733.3982-0.68677-28.0333970-0.130660.621302.1610-25.3233580-0.457770.494507.5733-14.51119表2-7計(jì)算過過程表（二二）截面∑i-1(Q+GG)∑i-1E△x△y-△x∑i-1（G+QQ)-△y∑i-1EMp0000000001001.30930.172700-114.000182179.641125.37671.21970.5062-219.11131-2.72200-431.477683347.8766121.142001.04680.8051-364.14442-17.02111-884.644134495.0666946.215770.80231.0490-397.17789-48.47994-1378.883825611.5522178.882770.50291.2211-307.53305-96.32449-1814.339356690.74442116.911160.16911.3097-116.77729-153.12220-2109.661087728.35885157.70001-0.176221.3088128.36996-206.39958-2210.779958744.90551198.45990-0.660551.0545492.01331-209.27720-1934.99969表2-8計(jì)算過過程表截面sinαcosα∑（G+Q）∑Esinα∑（GG+Q）cosα∑ENP00010000010.25930.9658179.641125.376746.573885.192941.3809920.50080.8656347.8766121.14200174.2122918.29977155.9133230.70810.7061495.0666946.21577350.5422032.63466317.9077440.86690.4984611.5522178.88277530.1766539.31666490.8599950.96650.2566690.74442116.91116667.6133930.00100637.6122961.0000-0.00277728.35885157.70001728.35113-0.43188728.7833170.9651-0.26199744.90551198.45990718.90004-51.97772770.8777681.00000.0000761.45116227.80556761.451160.0000761.45116基本結(jié)構(gòu)中，主主動(dòng)荷載產(chǎn)產(chǎn)生彎矩的的校核為：：另一方面．從附附表5.2中得到＝—19344.99669閉合差：C.主動(dòng)荷載位移計(jì)算過程見表22-9。經(jīng)校核,閉合差差表2-9、計(jì)計(jì)算過程截面Mp01/Iy/IMp0/IMp0y/IMp0(1+y)/I0096.000000.00000001-114.0001896.0000016.57688-10944..17400-1889.77814-12833..955442-431.4776896.0000065.17655-41421..77677-28122..15555-69543..932223-884.6441396.00000142.46448-84925..56855-1260300.23558-2109555.804434-1378.8838296.00000243.16770-1323688.47002-3352877.89221-4676566.362235-1814.3393596.00000360.39440-1741811.77331-6538966.55220-8280788.325516-2109.6610896.00000486.12776-2025222.63770-10255339.98863-12280662.622337-2210.7799596.00000611.77111-2122366.75220-13525003.15517-15647339.900378-1934.9996996.00000713.00116-1857599.69992-13796555.86619-15654115.56611∑———-10443660.85507-49029225.61167-59472886.466744.3.5.33載位移——單位彈性性抗力及相相應(yīng)的摩擦擦力引起的的位移A.各接縫處的抗力力強(qiáng)度抗力上零點(diǎn)假定定在接縫3，α3=45.00785°°=αb；最大抗力值假定定在接縫5，α5=75.11308°°=αh；最大抗力值以上上—各截面抗抗力強(qiáng)度按按下式計(jì)算算：查表2-33，算得：：==0=00.57881=最大抗力值以上上各截面抗抗力強(qiáng)度按按下式計(jì)算算：式中：——所考考察截面外外緣點(diǎn)到h點(diǎn)的垂直直距離；———墻腳外緣緣點(diǎn)到h點(diǎn)的垂直直距離。由圖2-5中量得：：=11.31004m，=2.6884m，=3.6773m則：按比例將所求得得的抗力繪繪于圖2-5上B.各楔塊上抗力集集中力Ri’按下式近似計(jì)算算：式中：——楔塊塊i緣長(zhǎng)度，可可通過量取取夾角，用用弧長(zhǎng)公式式求得，的方向垂垂直于襯砌砌外緣，并并通過楔塊塊上抗力圖圖形的形心心。C.抗力集中力與摩摩接力的合合力Ri按下式計(jì)算：（5.62）式中：μ——一一圍巖與襯襯砌間的摩摩擦系數(shù)，此此處取μ＝0.2。則：（5.63）其作用方向與抗抗力集中力力的夾角β=arcctanβ=11..30999°。由于摩摩擦阻力的的方向與襯襯砌位移的的方向相反反，其方向向向上。畫畫圖時(shí)，也也可取切向向：徑向＝＝1：5的比例求求出合力的的方向。的作用點(diǎn)點(diǎn)即為與襯襯砌外緣的的交點(diǎn)。將的方向線延長(zhǎng)，使使之交于豎豎直軸，量量取夾角KK，將分解為為水平與豎豎直兩個(gè)分分力：（5.64）以上計(jì)算列入表表2-100。表2-10彈性性抗力及摩摩擦力計(jì)算算截面σ(σn)1/2(σi--1+σi)△S外R(σn)ΨksinΨkcosΨkRH(σn)RV(σn)300000000040.57810.28911.38930.409566.595000.91770.39720.37580.162751.00000.78911.38931.117979.742550.94400.17811.05530.199160.87270.93641.38931.326693.418880.9982-0.059661.3242-0.0791170.46600.66941.38930.9483108.118830.9504-0.311000.9013-0.2949980.00000.23301.12060.2663118.404400.8796-0.475770.2342-0.12677D.計(jì)算單位抗力及及其相應(yīng)的的摩接力在在基本結(jié)構(gòu)構(gòu)中產(chǎn)生的的內(nèi)力彎矩：軸力：式中：rji———力Rj至接縫中中心點(diǎn)Aj的力臂，由由圖2-5量得得。計(jì)算見表2-111及表2-122。Mσ0計(jì)算表表22-11截面R4=0.40955σhR5=1.11799σhσ6=1.32666σhσ7=0.94833σhσ8=0.26633σhMσ0r4i-R4r4ii(σh)r5i-R5r5i((σh)r6i-R6r6ii(σh)r7i-R7r7i((σh)r8i-R8r8ii(σh)40.4686-0.19199————————-0.1919951.7890-0.732660.6334-0.70811——————-1.4407763.0581-1.252331.9523-2.182550.7521-0.99777————-4.4325574.1876-1.714993.2088-3.587112.0690-2.744770.7808-0.74044——-8.7871184.8945-2.004444.1288-4.615663.1611-4.193551.9884-1.885660.9482-0.25255-12.95115Nσ0計(jì)算表表22-12截面α(o)sinαcosα∑RV(σh)sinα∑RVV(σh)∑RH(σh)cosα∑RHH(σh)Nσ0(σh)460.104660.86690.49840.16270.14100.37580.1873-0.04633575.130880.96650.25660.36180.34961.43110.3672-0.01766690.156991.0000-0.002770.28270.28272.7553-0.007550.29027105.183310.9651-0.26199-0.01222-0.011883.6566-0.957770.9459890.000001.00000.0000-0.13899-0.138993.89080.0000-0.13899E.單位抗力力及相應(yīng)摩摩擦力產(chǎn)生生的載位移移計(jì)算見表2-113。單位抗力及摩擦擦力產(chǎn)生的的載位移計(jì)計(jì)算表表2-133截面Mσ01/Iy/I（1+y)Mσ0/IMσ0y/IMσ0(1+y)/I積分系數(shù)1/334-0.1919996.00000243.167703.5330-18.42223-46.66335-65.0855825-1.4407796.00000360.394404.7541-138.30071-519.21192-657.5226346-4.4325596.00000486.127766.0638-425.52233-2154.77770-2580.3300327-8.7871196.00000611.771117.3726-843.56655-5375.77183-6219.2283848-12.9511596.00000713.001168.4271-1243.33457-9234.44528-10477..798441∑-2669.11638-17330..83088-19999..99466閉合差。4.3.5.44墻底（彈彈性地基上上的剛性梁梁）位移計(jì)計(jì)算單位彎矩作用下下墻底截面面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角主動(dòng)荷載作用下下墻底截面面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角單位抗力及相應(yīng)應(yīng)摩擦力作作用下的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角4.3.6解力法法方程襯砌矢高，計(jì)算力法方程的的系數(shù)為：：以上將單位抗力力及相應(yīng)摩摩擦力產(chǎn)生生的位移乘乘以，即為為被動(dòng)荷載載的載位移移解得：式中：其中：4.3.7計(jì)算主主動(dòng)荷載和和被動(dòng)荷載載(σh=1)分別產(chǎn)生生的襯砌內(nèi)內(nèi)力計(jì)算公式為：計(jì)算過程見表22-13和表2-14。主、被動(dòng)荷載作作用下襯砌砌彎矩計(jì)算算表表2-133截面Mp0X1pX2p·y［MP］Mσ0(σh)X1σ-(σh)X2σ-·y(σh)［Mσ-］(σh)00445.799920445.799920-2.441990-2.441991-114.00018445.7999235.33166367.129900-2.441990.3541-2.087882-431.47768445.79992138.91668153.239920-2.441991.3923-1.049663-884.64413445.79992303.64885-135.199360-2.441993.04340.60154-1378.88382445.79992518.28445-414.75545-0.19199-2.441995.19472.56095-1814.33935445.79992768.14116-600.45527-1.44077-2.441997.69893.81636-2109.66108445.799921036.12293-627.68823-4.43255-2.4419910.384993.51057-2210.77995445.799921303.92250-461.07753-8.78711-2.4419913.069001.83998-1934.99969445.799921519.6887230.48955-12.95115-2.4419915.23155-0.16199主、被動(dòng)荷載作作用下襯砌砌軸力計(jì)算算表表2-14截面NP0X2pcosα［NP］Nσ0(σh)X2σ-cosα(σhh)Nσ-(σh)00.0000204.61338204.613380.00002.05082.0508141.38099197.61774238.998830.00001.98071.98072155.91332177.10555333.018870.00001.77511.77513317.90774144.48554462.392280.00001.44811.44814490.85999101.98332592.84331-0.046331.02220.97595637.6122952.50666690.11995-0.017660.52630.50876728.78331-0.56033728.222280.2902-0.005660.28467770.87776-53.58992717.288840.9459-0.537110.40888761.451160.0000761.45116-0.138990.0000-0.138994.3.8最大大抗力值的的求解首先求出最大抗抗力方向內(nèi)內(nèi)的位移?？紤]到接縫5的的徑向位移移與水平方方向有一定定的偏離，因因此修正后后有：計(jì)算過程列入表表2-155，位移值值為：最大抗力值為：：最大抗力位移修修正計(jì)算表表2-115截面Mp/IMσ-/I（y5-yi）Mp/I（y55-yi）Mσ-/I（y5--yi）積分系數(shù)1/33042796.77232-234.422243.7541160663..36477-880.044621135244.33844-200.422683.5814126225..28499-717.811444214710.99603-100.755843.075245238.88854-309.8550523-12978..5848857.744442.2701-29462..63600131.0855344-39816..43266245.842211.2211-48620..45300300.2011525-57643..46044366.366660.00000.00000.00004∑254044..44600-1476.442424.3.9計(jì)算算襯砌總內(nèi)內(nèi)力按下式計(jì)算襯砌砌總內(nèi)力：：計(jì)算過程列入表表2-166和表2-177襯砌內(nèi)力計(jì)算表表2-166截面［MP］Mσ[M]M/IMy/I0445.79992-405.6889240.110003850.555930.00001367.12990-346.8556720.272331946.14426336.049952153.23992-174.37716-21.13224-2028.77093-1377.333543-135.1993699.93199-35.26117-3385.11248-5023.555274-414.75545425.4522010.697551026.966202601.288345-600.45527634.0300633.577883223.4772812101.225336-627.68823583.21773