重庆交大拱形曲墙式衬砌额结构算例(Ⅴ级围岩)

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1、《隧道工程》《隧道工程》专业班级：13级轨道3班学号：13111111姓名：该用户名已存在《隧道工程》一、基本资料某一级公路隧道结构断面如图1所示，围岩级别为ⅴ级，容重36320kN/m，围岩的弹性抗力系数Km0.510kN/，衬砌材料C20混凝土，弹性模量73E2.610kPa，容重20kN/m。hh0.4019.61°2r'=5.67430°2R=6.0121r'=4.937=12.9431rR=5.2758.5270.1370.27589.01°88.07°0.4011.288图1衬砌结构断面（尺寸单位：mm）二、荷载确定s11.围

2、岩竖向均布压力：q0.452式中：s——围岩级别，此处s=5;——围岩容重，此处=20kN/㎡；1《隧道工程》——跨度影响系数，=1+i(Lm-5)，毛洞跨度Lm=11.29+2×0.06=11.41m，其中0.06m为一侧平均超挖量，Lm=5~15时，i=0.1，此处:=1+0.1×（11.41-5）=1.641所以，有51q0.452201.641236.304kPa此处超挖回填层重忽略不计。2.围岩水平均布力：e=0.45×q=0.45×236.304=106.337kPa三、衬砌几何要素1．衬砌几何尺寸内轮廓半径r1=

3、4.60m，r2=5.337m；内径r1、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角=30°=118.0733°；拱顶截面厚度4m墙底截面厚度8m此处墙底截面为自内轮廓半径r2的圆心向内轮廓墙底作连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。在此前提下，有如下三心圆变截面拱圈尺寸计算公式。外轮廓线与内轮廓线相应圆心的垂直距离为∆?（?2+?0+5∆?）m=(?)(−cosφ)−∆?cosφ2+?022式中：∆−代入数值，计算得到2《隧道工程》m=0.275m外轮廓线半径：R1=m+?+=5.275mR2=m+?+=6.012m拱轴线与内廓过线相应圆心的

4、垂直距离为′5∆?（?2+5?0+5∆?）m0.137m(?)(−cosφ)−5∆?cosφ2+5?022拱轴线半径：?′=m′+?+5=4.937m?′=m′+?+5=5.674m拱轴线各段圆弧中心角：?=30°?=89.0090°2.半拱轴线长度S及分段轴长△S分段轴线长度°130Sr31449368732584...m11°180180°289009.Sr31456739738810...m22°180180半拱轴线长度为：S=S1+S2=2.584+8.810=11.394m将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：S1

5、1.394Sm1.424883.各分块接缝（截面）中心几何要素（1）与竖直轴夹角??S1801116537.r1∆?2∆S−?2×1424−2584265m3《隧道工程》∆?18°26518°??+×3°+×32675°′??5674?∆?18°114218°∆?××14389°′??5674?32.675+14.389=.0644732247.064+14.389=.4536143261.453+14.389=.8427554262575.842

6、14.389=90.23176290.23114.389=104.620827104.62014.389119.009另一方面，3089.0090119.009812角度闭合差∆≈0。（注：因墙底而水平，计算衬砌内力时用9°）8（2）各接缝中心点坐标可由图2量得?145m?24m?2695m?799m?33785m?3171m?44616m?42864m?55133m?54187m?6535m?65598m?75122m?777m?84594m?88327m4《隧道工程》b7b6b5b

7、4b3b2b11hQ7Q6Q5Q4Q3Q2Q1E12xhE231hE3R42G14G2hE43G3R5G454hE5G556hER66G667hE7R7o1o27G78hE8R88yG8图2衬砌结构计算示意图四、计算位移1.单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算见附表1。单位位移计算表附表1积分sinαcosαxyd1/Iy/Iy22/I(1+y)/I系数1/30.0001.0000.0000.0000.400187.5000.0000.000187.50010.2850.9591.4050.2040.411172.84535.2607

8、.193250.55840.5400.8422.6940.7990