暗挖马蹄形断面隧道结构计算书

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1、暗挖隧道断面A结构计算书一、工程概况暗挖隧道断面A适用于里程：右CRK0+385.715～K0+876.000，左CRK0+385.715～K0+906.500。施工采用暗挖台阶法，覆土高度从3.7m到10.8m。选取覆土最深的右线CRK0+488.000处断面进行结构内力计算。计算程序采用Midas有限元软件(6.1.1版)，荷载组合按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)执行，断面尺寸配筋计算及相关验算按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）相关规定执行。二、工程地质与水文地质情况结构所处地质属于第四系地质

2、，土层基本上以填土、粉土、粉质粘土、砂土和圆砾卵石为主，含有一定的粘土；结构所处土层为卵石圆砾（5），中粗砂（5--1），粉土（6--2），中粗砂（7--1），结构上主要覆土为填土、粉土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂。根据提供的地质资料，计算采用地质资料提供的地层参数，其地质情况及参数选取见表1。计算水位采用地质报告提供的抗浮水位（标高30m）。表1：土层参数表编号土层名称厚度(m)容重(kN/m3)C(kPa)φ(°)静侧压系数1--1杂填土1.816.5－－－2粉土1.119.22929－2--1粉质粘土0.519.536190.4

3、82粉土1.719.22929－2--3粉细砂1.019.50250.402--4中粗砂2.519.80320.405卵石圆砾2.721.00500.255--1中粗砂1.220.50400.336--2粉土3.019.118280.417--1中粗砂2.220.80320.2覆土加权容重=19.4kN/m3；断面所在土层加权容重＝20.3kN/m3，断面土层加权侧压系数为=0.33，水平与竖直基床系数按地质报告资料取平均值为55MPa/m3。一、结构尺寸的拟定结构高6.28m，宽5.9m，初衬厚0.25m，二衬厚0.3m，具体结构

4、断面尺寸如图1所示。图1：暗挖隧道单线马蹄形断面图二、模型及荷载组合1.计算模型本次计算按照平面应变模型进行，采用结构－荷载模式。根据地下结构的埋深以及穿越土层的地质特点，将结构覆土换算成上覆土荷载和侧土压力荷载，施加在结构上进行结构内力分析。二衬结构计算时考虑水压力的作用，采用水土分算及水土合算分别进行内力分析。计算时假定初衬承担全部土荷载，不承担水荷载。二衬承担70％的土荷载及全部的水荷载。2.荷载组合：基本组合1.35×永久荷载标准值＋1.4×0.7×活载标准值准永久组合永久荷载标准值＋0.7×活载标准值施工阶段荷载组合基本组

5、合×0.9抗震偶然组合1.2×永久荷载标准值＋1.4×0.7×活载标准值＋地震荷载标准值人防偶然组合1.2×永久荷载＋人防荷载对于暗挖地下区间及附属结构计算，初衬由施工阶段荷载组合控制，二衬由正常使用极限状态（最大裂缝）或承载能力极限状态控制，本区间暗挖隧道断面小，埋深大，偶然组合不控制二衬结构的配筋。一、荷载计算及计算简图1.荷载计算地面超载：20kN/m3，由于结构覆土比较高，计算中地面超载可忽略不计；1）初衬荷载标准值：覆土加权容重＝19.4kN/m3，断面土层加权容重＝20.30kN/m3。土层含水量w>20%，考虑施工降水

6、作用含水量w减少10%，则：覆土计算容重；断面土层计算容重顶拱竖向土压力：＝10.8×17.6+0.125×18.5=192.4kN/m结构侧向土压力：=192.4×0.33＝63.5kN/m=(192.4+6.03×18.5)×0.33＝100.3kN/m底拱地基反力由地基弹簧变形提供，结构自重由程序自行考虑。2）二衬荷载标准值：a)水土合算顶拱竖向土压力：＝10.8×19.4×0.7+0.4×20.3×0.7=152.3kN/m结构侧向土压力：=152.3×0.33＝50.3kN/m=(152.3+5.33×20.3×0.7)×

7、0.33＝75.3kN/m底拱地基反力由地基弹簧变形提供，结构自重由程序自行考虑。a)水土分算顶拱竖向水压力：=(11.2-10.7)×10=4.7kN/m结构侧向水压力：p1=p0=4.7kN/m=5.8×10=58.0kN/m底拱水压力：p3=p2=58.0kN/m顶拱竖向土压力：＝10.8×19.4×0.7+0.4×10.3×0.7=150.0kN/m结构侧向土压力：=150.0×0.33＝49.5kN/m=(150.0+5.33×10.3×0.7)×0.33＝62.2kN/m底拱地基反力按计算由地基弹簧变形提供，结构自重由程

8、序自行考虑。2.计算简图初衬计算简图见图2，二衬计算简图见图3（水土合算）、图4（水土分算）。图2：暗挖隧道马蹄形断面初衬计算简图图3：暗挖隧道马蹄形断面二衬计算简图（水土合算）图4：暗挖隧道马蹄形断面二衬计算简图（水土分算）六、计算