《隧道施工中的二襯結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋計(jì)算》8000字

隧道施工中的二襯結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋計(jì)算目錄TOC\o"1-2"\h\u25957隧道施工中的二襯結(jié)構(gòu)內(nèi)力及配筋計(jì)算 1218327.1Ⅲ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-112） 1235887.1.1內(nèi)力計(jì)算 1308967.1.2控制截面位置及配筋計(jì)算 4127017.2Ⅳ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z2-TZX-82） 8136527.2.1內(nèi)力計(jì)算 8205197.2.2控制截面位置及配筋計(jì)算 11147137.3Ⅳ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-108） 1433467.3.1內(nèi)力計(jì)算 14278477.3.2控制截面位置及配筋計(jì)算 17252457.4Ⅳ2級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-121） 2053567.4.1內(nèi)力計(jì)算 2026827.4.2控制截面位置及配筋計(jì)算 23277887.5Ⅴ級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-113） 2614307.5.1內(nèi)力計(jì)算 2698367.5.2控制截面位置及配筋計(jì)算 29171507.6Ⅴ級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-111） 34264267.6.1內(nèi)力計(jì)算 34263967.6.2控制截面位置及配筋計(jì)算 387.1Ⅲ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-112）7.1.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=800MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z3-TSG-112斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-1、7-2、7-3、7-4、7-5所示。圖7-1基本組合下軸力圖(kN)圖7-2基本組合下剪力圖(kN)圖7-3基本組合下彎矩圖(kN?m)圖7-4準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-5準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.1.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z3-TSG-112斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1296×1.1=1425.6kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：502.5×1.1=552.75kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：208.9×1.1=229.79kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：996.3×1.1=1095.93kN；準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值：160.3×1.1=176.33kN?m。（2）計(jì)算要求1.正截面受壓承載力計(jì)算2.斜截面承載力計(jì)算3.最大裂縫寬度驗(yàn)算（3）受壓計(jì)算計(jì)算原則與計(jì)算公式與鉆孔M8Z3-TSG-112初支配筋計(jì)算相同，荷載計(jì)算過(guò)程與計(jì)算結(jié)果如表7-1所示。（4）受剪驗(yàn)算[8]1.y方向受剪計(jì)算1）剪跨比λy可按式(7-1)計(jì)算(7-1)由公式（7-1）求得λy=1.63，λy<3.0，取2）截面驗(yàn)算hw/b=0.26≤4，受剪截面系數(shù)取0.26；Vy=552.75kN<0.25βcfcbh0=1345.1kN，故截面尺寸滿(mǎn)足要求。配筋計(jì)算N=1425.6kN<0.3fcA=1899kN，故取N=1425.6kN。箍筋配筋計(jì)算可按式(7-2)計(jì)算(7-2)由公式(7-2)得Asv/s=2.14mm2/mm，選取A10@150拉筋，Asv=523mm2。故箍筋選取A10@150×150。x方向受剪計(jì)算剪力為零，采取構(gòu)造配筋，其中箍筋最小配筋率為0.40%，由于箍筋不加密，故取ρvmin=0.40%×0.5=0.20%。箍筋配筋量可按公式(7-3)計(jì)算(7-3)由公式(7-3)可得Asv/s=0.52mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。則：故箍筋選用A10@300×300。（5）裂縫寬度驗(yàn)算1.箍筋裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq可按式(7-4)~(7-7)計(jì)算：(7-4)(7-5)(7-6)(7-7)由于<14，取ηs=1.0；；由公式(7-6)得e=265.90mm；由公式(7-5)得z=193.71mm；由公式(7-4)得σsq=194.95N/mm2。2.按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte可按式(7-8)計(jì)算(7-8)由公式(7-8)得ρte3.受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ可按式(7-9)計(jì)算(7-9)由公式(7-9)得=0.501，0.2≤=0.501≤1.0，取0.501。4.縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑deq可按式(7-10)計(jì)算(7-10)式中νi——為鋼筋相對(duì)黏結(jié)特性系數(shù)，這里取值為1.0；由公式得deq=20mm。5.裂縫最大寬度ωmax可按公式(7-11)計(jì)算(7-11)其中：(7-12)式中cs——最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至底邊得距離；當(dāng)cs<20mm時(shí)，取cs=20mm，當(dāng)cs>65mm時(shí)，取cs=65mm。由公式(7-11)、(7-12)得ωmax=0.160mm<ωlim=0.2mm，滿(mǎn)足要求。鉆孔M8Z3-TSG-112斷面配筋計(jì)算結(jié)果如表71所示：表7-1鉆孔M8Z3-TSG-112斷面配筋計(jì)算結(jié)果基本組合軸力設(shè)計(jì)值N/kN1425.6基本組合彎矩設(shè)計(jì)值M/(kN?m)229.79基本組合剪力設(shè)計(jì)值V/kN552.75準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值Mq/(kN?m)176.33準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值Nq/(kN)1095.93截面面積A/mm2300000軸壓比μ0.225相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb0.518軸向力對(duì)截面重心的偏心距e0/mm161.19ea=max{20，h/30}/mm20初始偏心距ei/mm181.19軸向力作用點(diǎn)至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)之間的距離e/mm286.19混凝土受壓區(qū)高度x/mm67.56判斷大小偏壓大偏壓x方向偏壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm21436.7y方向軸壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2-13183.3x方向配筋C20@150y方向配筋C20@150續(xù)表7-1x方向單邊配筋面積/mm22095y方向單邊配筋面積/mm22095全截面配筋面積/mm28380是否滿(mǎn)足單邊最小配筋率要求是是否滿(mǎn)足全截面最小配筋率要求是剪跨比λy1.63y方向Asv/s/（mm2/mm）2.14y方向箍筋A(yù)10@150×150x方向Asv/s/（mm2/mm）0.52x方向箍筋A(yù)10@300×300裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq/（N/mm2）194.95按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte0.0140受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0.501縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑d/mm20裂縫最大寬度w0.160是否符合裂縫要求是7.2Ⅳ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z2-TZX-82）7.2.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=480MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z2-TZX-82斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-6、7-7、7-8、7-9、7-10所示。圖7-6基本組合下軸力圖(kN)圖7-7基本組合下剪力圖(kN)圖7-8基本組合下彎矩圖(kN?m)圖7-9準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-10準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.2.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z2-TZX-82斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1059×1.1=1164.9kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：347.2×1.1=381.92kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：160×1.1=176kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：790.5×1.1=869.55kN；準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值：127.8×1.1=140.58kN?m。（2）計(jì)算要求1.正截面受壓承載力計(jì)算2.斜截面承載力計(jì)算3.最大裂縫寬度驗(yàn)算（3）受壓計(jì)算計(jì)算原則與計(jì)算公式與鉆孔M8Z2-TZX-82初支配筋計(jì)算相同，荷載計(jì)算過(guò)程與計(jì)算結(jié)果如表7-2所示。（4）受剪驗(yàn)算[8]1.y方向受剪計(jì)算1）剪跨比λy可按式(7-1)計(jì)算，λy<3.0，取λy2）截面驗(yàn)算hw/b=0.26≤4，受剪截面系數(shù)取0.26；Vy=381.92kN<0.25βcfcbh0=1345.1kN，故截面尺寸滿(mǎn)足要求。3）配筋計(jì)算N=1164.9kN<0.3fcA=1899kN，故取N=1164.9kN。箍筋配筋計(jì)算可按式(7-2)計(jì)算由公式(7-2)得，Asv/s=0.206mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。故箍筋選取A10@300×300。2.x方向受剪計(jì)算剪力為零，采取構(gòu)造配筋，其中箍筋最小配筋率為0.40%，由于箍筋不加密，故取ρvmin=0.40%×0.5=0.20%。由公式(7-3)可得Asv/s=0.52mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。則：故箍筋選用A10@300×300。（5）裂縫寬度驗(yàn)算1.箍筋裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq可按式(7-4)~(7-7)計(jì)算：由于<14，取ηs=1.0；；由公式(7-6)得；由公式(7-5)得由公式(7-4)得。2.按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte可按式(7-8)計(jì)算由公式(7-8)得ρte3.受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ可按式(7-9)計(jì)算由公式(7-9)得=0.351，0.2≤=0.351≤1.0，取0.351。4.縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑deq可按式(7-10)計(jì)算由公式(7-10)得deq=20mm。5.裂縫最大寬度ωmax可按公式(7-11)、(7-12)計(jì)算ωmax=0.09mm<ωlim=0.2mm，滿(mǎn)足要求。鉆孔M8Z2-TZX-82斷面配筋計(jì)算結(jié)果如表72所示：表7-2鉆孔M8Z2-TZX-82斷面配筋計(jì)算結(jié)果基本組合軸力設(shè)計(jì)值N/kN1164.9基本組合彎矩設(shè)計(jì)值M/(kN?m)176基本組合剪力設(shè)計(jì)值V/kN381.92準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值Mq/(kN?m)140.58準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值Nq/(kN)869.55截面面積A/mm2300000軸壓比μ0.184相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb0.518軸向力對(duì)截面重心的偏心距e0/mm151.09ea=max{20，h/30}/mm20初始偏心距ei/mm171.09軸向力作用點(diǎn)至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)之間的距離e/mm276.09混凝土受壓區(qū)高度x/mm55.21判斷大小偏壓大偏壓x方向偏壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm21018.30y方向軸壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2-13987.96x方向配筋C20@150y方向配筋C20@150x方向單邊配筋面積/mm22095y方向單邊配筋面積/mm22095全截面配筋面積/mm28380是否滿(mǎn)足單邊最小配筋率要求是是否滿(mǎn)足全截面最小配筋率要求是剪跨比λy1.81y方向Asv/s/（mm2/mm）0.207y方向箍筋A(yù)10@300×300x方向Asv/s/（mm2/mm）0.52x方向箍筋A(yù)10@300×300裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq/（N/mm2）155.86按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte0.0140受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0.351縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑d/mm20裂縫最大寬度w0.09是否符合裂縫要求是7.3Ⅳ1級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-108）7.3.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=480MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z3-TSG-108斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-11、7-12、7-13、7-14、7-15所示。圖7-11基本組合下軸力圖(kN)圖7-12基本組合下剪力圖(kN)圖7-13基本組合下彎矩圖(kN?m)圖7-14準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-15準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.3.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z3-TSG-108斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1058×1.1=1163.8kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：387.6×1.1=426.36kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：181.2×1.1=199.32kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：790.4×1.1=869.44kN；準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值：143.2×1.1=157.52kN?m。（2）計(jì)算要求1.正截面受壓承載力計(jì)算2.斜截面承載力計(jì)算3.最大裂縫寬度驗(yàn)算（3）受壓計(jì)算計(jì)算原則與計(jì)算公式與鉆孔M8Z3-TSG-108初支配筋計(jì)算相同，荷載計(jì)算過(guò)程與計(jì)算結(jié)果如表7-3所示。（4）受剪驗(yàn)算[8]1.y方向受剪計(jì)算1）剪跨比λy可按式(7-1)計(jì)算，λy<3.0，取λy2）截面驗(yàn)算hw/b=0.26≤4，受剪截面系數(shù)取0.26；Vy=426.36kN<0.25βcfcbh0=1345.1kN，故截面尺寸滿(mǎn)足要求。配筋計(jì)算N=1163.8kN<0.3fcA=1899kN，故取N=1163.8kN。箍筋配筋計(jì)算可按式(7-2)計(jì)算由公式(7-2)得，Asv/s=0.891mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。故箍筋選取A10@300×250。2.x方向受剪計(jì)算剪力為零，采取構(gòu)造配筋，其中箍筋最小配筋率為0.40%，由于箍筋不加密，故取ρvmin=0.40%×0.5=0.20%。由公式(7-3)可得Asv/s=0.52mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。則：故箍筋選用A10@300×300。（5）裂縫寬度驗(yàn)算1.箍筋裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq可按式(7-4)~(7-7)計(jì)算：由于<14，取ηs=1.0；；由公式(7-6)得；由公式(7-5)得由公式(7-4)得。2.按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte可按式(7-8)計(jì)算由公式(7-8)得ρte3.受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ可按式(7-9)計(jì)算由公式(7-9)得=0.473，0.2≤=0.473≤1.0，取0.473。4.縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑deq可按式(7-10)計(jì)算由公式(7-10)得deq=20mm。5.裂縫最大寬度ωmax可按公式(7-11)、(7-12)計(jì)算ωmax=0.144mm<ωlim=0.2mm，滿(mǎn)足要求。鉆孔M8Z3-TSG-108斷面配筋計(jì)算結(jié)果如表7-3所示：表7-3鉆孔M8Z3-TSG-108斷面配筋計(jì)算結(jié)果基本組合軸力設(shè)計(jì)值N/kN1163.8基本組合彎矩設(shè)計(jì)值M/(kN?m)199.32基本組合剪力設(shè)計(jì)值V/kN426.36準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值Mq/(kN?m)157.52準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值Nq/(kN)869.44截面面積A/mm2300000軸壓比μ0.184相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb0.518軸向力對(duì)截面重心的偏心距e0/mm171.27ea=max{20，h/30}/mm20初始偏心距ei/mm191.27軸向力作用點(diǎn)至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)之間的距離e/mm296.27混凝土受壓區(qū)高度x/mm55.16續(xù)表7-3判斷大小偏壓大偏壓x方向偏壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm21328.00y方向軸壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2-13991.36x方向配筋C20@150y方向配筋C20@150x方向單邊配筋面積/mm22095y方向單邊配筋面積/mm22095全截面配筋面積/mm28380是否滿(mǎn)足單邊最小配筋率要求是是否滿(mǎn)足全截面最小配筋率要求是剪跨比λy1.83y方向Asv/s/（mm2/mm）0.892y方向箍筋A(yù)10@300×250x方向Asv/s/（mm2/mm）0.52x方向箍筋A(yù)10@300×300裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq/（N/mm2）207.02按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte0.0140受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0.473縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑d/mm20裂縫最大寬度w0.144是否符合裂縫要求是7.4Ⅳ2級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-121）7.4.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=800MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z3-TSG-121斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-16、7-17、7-18、7-19、7-20所示。圖7-16基本組合下軸力圖(kN)圖7-17基本組合下剪力圖(kN)圖7-18基本組合下彎矩圖(kN)圖7-19準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-20準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.4.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z3-TSG-121斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1704×1.1=1874.4kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：639×1.1=702.9kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：312.7×1.1=343.97kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：1297×1.1=1426.7kN；準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值：243.3×1.1=267.63kN?m。（2）計(jì)算要求1.正截面受壓承載力計(jì)算2.斜截面承載力計(jì)算3.最大裂縫寬度驗(yàn)算（3）受壓計(jì)算計(jì)算原則與計(jì)算公式與鉆孔M8Z3-TSG-121初支配筋計(jì)算相同，荷載計(jì)算過(guò)程與計(jì)算結(jié)果如表7-4所示。（4）受剪驗(yàn)算[8]1.y方向受剪計(jì)算1）剪跨比λy可按式(7-1)計(jì)算，λy<3.0，取λy2）截面驗(yàn)算hw/b=0.26≤4，受剪截面系數(shù)取0.26；Vy=702.9kN<0.25βcfcbh0=1345.1kN，故截面尺寸滿(mǎn)足要求。3）配筋計(jì)算N=1874.4kN<0.3fcA=1899kN，故取N=1874.4kN。箍筋配筋計(jì)算可按式(7-2)計(jì)算由公式(7-2)得，Asv/s=4.397mm2/mm，選取A10@150拉筋，Asv=523mm2。故箍筋選取A10@100×150。2.x方向受剪計(jì)算剪力為零，采取構(gòu)造配筋，其中箍筋最小配筋率為0.40%，由于箍筋不加密，故取ρvmin=0.40%×0.5=0.20%。由公式(7-3)可得Asv/s=0.52mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。則：故箍筋選用A10@300×300。（5）裂縫寬度驗(yàn)算1.箍筋裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq可按式(7-4)~(7-7)計(jì)算：由于<14，取ηs=1.0；；由公式(7-6)得；由公式(7-5)得由公式(7-4)得。2.按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte可按式(7-8)計(jì)算由公式(7-8)得ρte3.受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ可按式(7-9)計(jì)算由公式(7-9)得=0.738，0.2≤=0.738≤1.0，取0.738。4.縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑deq可按式(7-10)計(jì)算由公式(7-10)得deq=19mm。5.裂縫最大寬度ωmax可按公式(7-11)、(7-12)計(jì)算ωmax=0.150mm<ωlim=0.2mm，滿(mǎn)足要求。鉆孔M8Z3-TSG-121斷面配筋計(jì)算結(jié)果如表7-4所示：表7-4鉆孔M8Z3-TSG-121斷面配筋計(jì)算結(jié)果基本組合軸力設(shè)計(jì)值N/kN1874.4基本組合彎矩設(shè)計(jì)值M/(kN?m)343.97基本組合剪力設(shè)計(jì)值V/kN702.9準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值Mq/(kN?m)267.63準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值Nq/(kN)1426.7截面面積A/mm2300000軸壓比μ0.296相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb0.518軸向力對(duì)截面重心的偏心距e0/mm183.51ea=max{20，h/30}/mm20初始偏心距ei/mm203.51軸向力作用點(diǎn)至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)之間的距離e/mm308.51混凝土受壓區(qū)高度x/mm55.16判斷大小偏壓大偏壓x方向偏壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm22442.41y方向軸壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2-11798.1x方向配筋C18@150+C20@150y方向配筋C18@150+C20@150x方向單邊配筋面積/mm23791y方向單邊配筋面積/mm23791全截面配筋面積/mm215164是否滿(mǎn)足單邊最小配筋率要求是是否滿(mǎn)足全截面最小配筋率要求是剪跨比λy1.92y方向nAsvmin/s/（mm2/mm）4.31y方向箍筋A(yù)10@100×150x方向nAsvmin/s/（mm2/mm）0.52x方向箍筋A(yù)10@300×300裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq/（N/mm2）178.07按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte0.0253受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0.738縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑d/mm19裂縫最大寬度w0.150是否符合裂縫要求是7.5Ⅴ級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-113）7.5.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=800MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z3-TSG-113斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-21、7-22、7-23、7-14、7-25所示。圖7-21基本組合下軸力圖(kN)圖7-22基本組合下剪力圖(kN)圖7-23基本組合下彎矩圖(kN?m)圖7-24準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-25準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.5.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z3-TSG-113斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1499×1.1=1648.9kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：419×1.1=460.9kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：173×1.1=190.3kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：1129×1.1=1241.9kN；準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值：136.3×1.1=149.93kN?m。（2）計(jì)算要求1.正截面受壓承載力計(jì)算2.斜截面承載力計(jì)算3.最大裂縫寬度驗(yàn)算（3）受壓計(jì)算計(jì)算原則與計(jì)算公式與鉆孔M8Z3-TSG-113初支配筋計(jì)算相同，荷載計(jì)算過(guò)程與計(jì)算結(jié)果如表7-1所示。（4）受剪驗(yàn)算[8]1.y方向受剪計(jì)算1）剪跨比λy可按式(7-1)計(jì)算，λy<3.0，取λy2）截面驗(yàn)算hw/b=0.26≤4，受剪截面系數(shù)取0.26；Vy=460.9kN<0.25βcfcbh0=1345.1kN，故截面尺寸滿(mǎn)足要求。3）配筋計(jì)算N=1648.9kN<0.3fcA=1899kN，故取N=1648.9kN。箍筋配筋計(jì)算可按式(7-2)計(jì)算由公式(7-2)得，Asv/s=0.563mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。故箍筋選取A10@300×300。2.x方向受剪計(jì)算剪力為零，采取構(gòu)造配筋，其中箍筋最小配筋率為0.40%，由于箍筋不加密，故取ρvmin=0.40%×0.5=0.20%。由公式(7-3)可得Asv/s=0.52mm2/mm，選取A10@300拉筋，Asv=262mm2。則：故箍筋選用A10@300×300。（5）裂縫寬度驗(yàn)算1.箍筋裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq可按式(7-4)~(7-7)計(jì)算：由于<14，取ηs=1.0；；由公式(7-6)得；由公式(7-5)得由公式(7-4)得。2.按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte可按式(7-8)計(jì)算由公式(7-8)得ρte3.受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ可按式(7-9)計(jì)算由公式(7-9)得=0.261，0.2≤=0.261≤1.0，取0.261。4.縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑deq可按式(7-10)計(jì)算由公式(7-10)得deq=20mm。5.裂縫最大寬度ωmax可按公式(7-11)、(7-12)計(jì)算ωmax=0.06mm<ωlim=0.2mm，滿(mǎn)足要求。鉆孔M8Z3-TSG-113斷面配筋計(jì)算結(jié)果如表75所示：表7-5鉆孔M8Z3-TSG-113斷面配筋計(jì)算結(jié)果基本組合軸力設(shè)計(jì)值N/kN1648.9基本組合彎矩設(shè)計(jì)值M/(kN?m)190.3基本組合剪力設(shè)計(jì)值V/kN460.9準(zhǔn)永久組合彎矩設(shè)計(jì)值Mq/(kN?m)149.93準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值Nq/(kN)1241.9截面面積A/mm2300000軸壓比μ0.260相對(duì)界限受壓區(qū)高度ξb0.518軸向力對(duì)截面重心的偏心距e0/mm115.41ea=max{20，h/30}/mm20初始偏心距ei/mm135.41軸向力作用點(diǎn)至受拉鋼筋A(yù)s合力點(diǎn)之間的距離e/mm240.41混凝土受壓區(qū)高度x/mm78.15判斷大小偏壓大偏壓續(xù)表7-5x方向偏壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2663.27y方向軸壓計(jì)算鋼筋截面面積As/mm2-12494.1x方向配筋C20@150y方向配筋C20@150x方向單邊配筋面積/mm22095y方向單邊配筋面積/mm22095全截面配筋面積/mm28380是否滿(mǎn)足單邊最小配筋率要求是是否滿(mǎn)足全截面最小配筋率要求是剪跨比λy1.62y方向nAsvmin/s/（mm2/mm）0.563y方向箍筋A(yù)10@300×300x方向nAsvmin/s/（mm2/mm）0.52x方向箍筋A(yù)10@300×300裂縫截面的鋼筋應(yīng)力σsq/（N/mm2）139.21按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算鋼筋的配筋率ρte0.0140受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)0.261縱向區(qū)縱向鋼筋有效直徑d/mm20裂縫最大寬度w0.06是否符合裂縫要求是7.6Ⅴ級(jí)圍巖斷面襯砌二襯計(jì)算（鉆孔M8Z3-TSG-111）7.6.1內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力由SAP84通用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，輸入?yún)?shù)如下：材料參數(shù)：混凝土C45；隧道單元截面參數(shù)：寬b=1.0m、高h(yuǎn)=0.3m；土接地彈簧剛度：K=800MPa/m；荷載參數(shù)見(jiàn)表4-2；荷載組合分項(xiàng)系數(shù)：基本組合永久荷載取1.3、可變荷載取1.5（考慮年限系數(shù)）；準(zhǔn)永久組合永久荷載取1.0、可變荷載取0.8[9]；鉆孔M8Z3-TSG-111斷面襯砌二襯內(nèi)力結(jié)果如圖7-26、7-27、7-28、7-29、7-30所示。圖7-26基本組合下軸力圖(kN)圖7-27基本組合下剪力圖(kN)圖7-28基本組合下彎矩圖(kN?m)圖7-29準(zhǔn)永久組合下軸力圖(kN)圖7-30準(zhǔn)永久組合下彎矩圖(kN?m)7.6.2控制截面位置及配筋計(jì)算據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，拱腳處彎矩最大，為最不利截面，按壓彎構(gòu)件計(jì)算可以得到最不利截面的配筋。鉆孔M8Z3-TSG-111斷面箍筋計(jì)算過(guò)程：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)截面寬度：b=1000mm；截面高度：h=300mm；計(jì)算長(zhǎng)度：L=1000mm；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C45，fc=21.1N/mm2，ft=1.80N/mm2，ftk=2.51N/mm2；縱筋級(jí)別：HRB400，fy=360N/mm2，fy’=360N/mm2，Es=2×105N/mm2；縱筋級(jí)別：HPB300，fy=270N/mm2，Es’=2.1×105N/mm2；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.1；基本組合軸力設(shè)計(jì)值：1739×1.1=1912.9kN；基本組合剪力力設(shè)計(jì)值：336.9×1.1=370.59kN；基本組合彎矩設(shè)計(jì)值：113.4×1.1=124.74kN?m；準(zhǔn)永久組合軸力設(shè)計(jì)值：1316×1.1=1447.6kN；準(zhǔn)永久