隧道二次衬砌计算书.doc

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1、隧道二次衬砌计算书主体结构计算书赵东平2010-2-10II隧道二次衬砌计算书目录1参考规范-1-2计算模型-1-3计算参数-2-4荷载计算-3-4.1结构自重-3-4.2围岩压力-3-5结构内力及安全系数-3-6衬砌配筋及裂缝验算-8-7结论-9--9-隧道二次衬砌计算书隧道二次衬砌结构检算1参考规范本次计算主要依据如下设计规范：（1）《公路隧道设计规范》(JTGD70—2004)（2）《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)（3）《城市桥梁荷载设计标准》(CJJ77—98)（4）《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)（5）《混凝土结构耐久性设计

2、规范》(GB/T50476—2008)（6）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）2计算模型衬砌结构计算采用荷载—结构法，荷载结构法原理认为，隧道开挖后地层的主要作用是对衬砌结构产生荷载，衬砌应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。本次计算采用荷载—结构模型，计算程序采用ANSYS10.0。在ANSYS程序中，用二维梁单元（Beam3）模拟衬砌和中墙，用二维杆单元(Link10)模拟围岩对衬砌的约束效果，隧道衬砌和中墙共划分为100个单元，数值模型如图1所示，单元编号及节点编号与衬砌的对应位置关系如图2及图3所示。图1衬砌计算模型-9-隧道二次衬砌计算书图

3、2衬砌单元编号图3衬砌节点编号3计算参数根据《公路隧道设计规范》(TB10003-2005)及成灌线地质资料，计算参数如表1和表2所示。表1衬砌力学参数表参数衬砌材料衬砌力学指标衬砌重度γ（kN/m3）弹性模型Ec（GPa）极限抗压强度Ra（MPa）极限抗压强度Rl（MPa）泊松比μC25混凝土2529.5192.00.2表2土层力学参数表参数围岩级别围岩力学指标弹性抗力系数K（MPa/m）重度γ（kN/m3）泊松比μ侧压力系数λV级（浅埋）150170.250.21-9-隧道二次衬砌计算书4荷载计算隧道衬砌荷载模式见图4。图4衬砌荷载组合示意图图4中各分项荷载的计算方

4、法如下。4.1结构自重衬砌混凝土重度为，结构自重由ANSYS程序自动计算。4.2围岩压力衬砌隧道埋深7.8m，根据公路隧道设计规范，浅埋隧道围岩压力采用计算如下（。隧道顶部上覆土重力：土层侧压力：顶部：底部：5结构内力及安全系数衬砌内力计算结果见图6~图8，结构最大应力计算结果如图9和图10所示，结构变形见图11。-9-隧道二次衬砌计算书图6衬砌结构轴力(N)图7衬砌结构弯矩(N·m)-9-隧道二次衬砌计算书图8衬砌结构剪力(N)图9衬砌最大压应力图(N)-9-隧道二次衬砌计算书图10衬砌最大拉应力图(N)由轴力计算结果可知，左右墙脚轴力最大，隧道拱顶正中轴力最小。中墙

5、底部轴力值达-1320kN。衬砌最大正弯矩出现在拱顶内侧，正弯矩最大值为355kN·m；衬砌最大负弯矩出现在两侧拱腰，负弯矩最大值为351N·m。衬砌最大剪力发生在边墙脚，最大剪力为335kN。拱顶内侧受拉，最大拉应力达到3.91MPa，拱腰外侧受拉，最大拉应力达到3.28MPa，均超过C25砼极限抗拉强度。衬砌最大压应力为17.8MPa，小于C25砼极限抗压强度。由以上计算结果可知，衬砌拱部最大拉应力均超过了C25砼的极限抗拉强度，因此结构需要进行配筋设计并进行裂缝验算。衬砌内力及安全系数计算结果如表4所示。表4衬砌内力及安全系数位置单元编号轴力/kN弯矩/kN.m剪

6、力/kN安全系数S控制标准右仰拱1-1259.67-28.5340.169.88受压控制2-1250.60-77.0464.479.50受压控制3-1237.95-149.8559.107.83受压控制4-1223.71-217.23-5.042.91受拉控制5-1211.93-220.20-176.292.77受拉控制-9-隧道二次衬砌计算书表4衬砌内力及安全系数位置单元编号轴力/kN弯矩/kN.m剪力/kN安全系数S控制标准6-1264.23-51.24-315.159.72受压控制7-1301.39253.5599.902.19受拉控制右边墙8-1212.8515

7、1.20113.227.85受压控制9-1175.0036.48-17.3810.55受压控制10-1153.5654.15-105.4810.57受压控制11-1131.07161.56-128.566.32受拉控制12-1094.86293.67-49.001.41受拉控制13-1035.95347.2574.391.05受拉控制14-961.96278.34151.021.42受拉控制拱部15-893.73133.55157.546.71受拉控制16-833.35-17.48143.3014.94受压控制17-784.10-153.