分离隧道衬砌结构计算.doc

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1、第74页 共74页一、明洞衬砌计算1、 明洞衬砌结构设计图2、设计和计算参数回填土体参数： 容重：20KN/m3 ；计算摩擦角：35度；拱部回填土体参数：容重：19KN/m3 ；计算摩擦角：35度；边墙回填浆砌片石参数：容重：23KN/m3 ；计算摩擦角：45度；C25钢筋混凝土：25KN/m3；弹性模量：2.85e7Kpa；衬砌结构参数：拱顶厚60cm，仰拱厚50cm，衬砌内径530cm3、计算条件和荷载计算模式：本计算按“荷载-结构”模式验算。永久荷载：围岩压力、结构自重力、填土压力、温度变化力由程序自动考虑。基本可变荷载：无偶然可变荷载：落石及坍塌冲击力：简化为2m填土荷载考虑；地震力荷

2、载：本区地震基本烈度为6度区，根据公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）对于高速公路上的抗震重点工程可以比基本烈度提高一度采取抗震措施。对于隧道须验算明洞、洞口浅埋和偏压段衬砌。（1） 地层柱、填土的水平惯性力明洞填土属松散体，由于摩擦力的传递作用，力的作用点在拱顶。S1=Cz*Kh* Q1S1-填土Cz-综合影响系数，取0.25Kh-水平地震系数，取0.1Q1-分块衬砌上的填土重量（2） 衬砌自重地震水平惯性力S2=Cz*Kh* 衬砌自重的一半/HH-衬砌总高度S2-衬砌水平惯性力（3） 地震时隧道侧向土压力增量按两侧主动侧压力强度增减值相等计算；为简便计算，视为均布压力； e=*( H

3、v+H/2)*( -)； -地震时围岩侧压力系数=（1-tang / tan）/1+ tan*( tang tan)+ tang* tantan=tang+sqrt(tang* tang+1)* tang/( tang tan) -地震时土体破裂角=+1.5；g -地震时围岩计算摩擦角g =g - 地震角（取1.5度）；（4） 地震时隧道竖向土压力增量竖向地震系数Kv =0.5* Kh4、程序计算计算内力采用隧道结构计算程序TUNL V5.1，截面验算采用BX偏心受压配筋计算程序；结构有限元划分考虑偏压情况填土高小于3.5m的明洞衬砌内力计算：#明洞中心填土厚度： 最大3.5m明洞洞顶横坡：

4、最大0.3地震、落石及坍塌冲击力荷载： 不考虑车辆、人群、渡槽荷载： 不考虑计算人姓名: 复核人姓名: 单位名称:中交第二公路勘察设计院 计算时间: # 总节点数: 34 总单元数: 34 节点号 X坐标 Y座标 节点宽 节点厚 方向角 弹性抗力系数 (m) (m) (m) (m) (deg) (kN/m3) 1 -4.130 -2.760 1.000 .500 73.724 200000.00 2 -4.130 -2.760 1.000 .500 73.724 200000.00 3 -5.235 -2.665 1.000 1.489 26.742 50000.00 4 -5.440 -1.

5、985 1.000 .977 19.739 50000.00 5 -5.560 -.980 1.000 .690 10.022 50000.00 6 -5.600 .000 1.000 .600 .000 50000.00 7 -5.515 .970 1.000 .598 350.369 10000.00 8 -5.260 1.910 1.000 .595 340.330 10000.00 9 -4.850 2.800 1.000 .600 329.995 10000.00 10 -4.290 3.595 1.000 .603 319.696 10000.00 11 -3.595 4.290

6、1.000 .603 310.304 .00 12 -2.800 4.850 1.000 .600 300.005 .00 13 -1.910 5.260 1.000 .595 289.670 .00 14 -.970 5.515 1.000 .598 279.632 .00 15 .000 5.600 1.000 .600 270.000 .00 16 .975 5.515 1.000 .600 259.449 .00 17 1.920 5.260 1.000 .595 250.330 .00 18 2.800 4.850 1.000 .600 240.035 .00 19 3.605 4.

7、290 1.000 .603 229.731 .00 20 4.290 3.595 1.000 .603 220.304 10000.00 21 4.850 2.800 1.000 .600 210.005 10000.00 22 5.265 1.910 1.000 .604 199.358 10000.00 23 5.515 .970 1.000 .599 189.624 10000.00 24 5.600 .000 1.000 .600 180.000 50000.00 25 5.560 -.980 1.000 .691 169.985 50000.00 26 5.440 -1.985 1

8、.000 .977 160.261 50000.00 27 5.260 -2.675 1.000 1.435 153.078 50000.00 28 4.130 -2.760 1.000 .500 106.222 200000.00 29 4.130 -2.760 1.000 .500 106.222 200000.00 30 2.940 -3.055 1.000 .500 101.497 200000.00 31 1.390 -3.290 1.000 .502 94.578 200000.00 32 .000 -3.350 1.000 .500 90.000 200000.00 33 -1.

9、385 -3.290 1.000 .503 84.256 200000.00 34 -2.930 -3.055 1.000 .500 78.449 200000.00 单元号 结点1 结点2 类型 抗力计算方式 位置 1 1 2 铰接单元(2) 不计抗力(0) 仰拱单元(5) 2 3 2 普通单元(0) 改良附刚法(2) 仰拱单元(5) 3 4 3 普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧边墙(1) 4 5 4 普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧边墙(1) 5 6 5 普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧边墙(1) 6 7 6 普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧拱部(2) 7 8 7

10、普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧拱部(2) 8 9 8 普通单元(0) 改良附刚法(2) 左侧拱部(2) 9 10 9 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 10 11 10 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 11 12 11 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 12 13 12 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 13 14 13 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 14 15 14 普通单元(0) 不计抗力(0) 左侧拱部(2) 15 16 15 普通单元(0) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 16 17 16 普通单元(0

11、) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 17 18 17 普通单元(0) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 18 19 18 普通单元(0) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 19 20 19 普通单元(0) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 20 21 20 普通单元(0) 不计抗力(0) 右侧拱部(3) 21 22 21 普通单元(0) 改良附刚法(2) 右侧拱部(3) 22 23 22 普通单元(0) 改良附刚法(2) 右侧拱部(3) 23 24 23 普通单元(0) 改良附刚法(2) 右侧拱部(3) 24 25 24 普通单元(0) 改良附刚法(2) 右侧边墙(4) 25 26 25 普通单元(

12、0) 改良附刚法(2) 右侧边墙(4) 26 27 26 普通单元(0) 改良附刚法(2) 右侧边墙(4) 27 28 27 普通单元(0) 改良附刚法(2) 仰拱单元(5) 28 28 29 铰接单元(2) 不计抗力(0) 仰拱单元(5) 29 30 29 普通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 30 31 30 普通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 31 32 31 普通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 32 33 32 普通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 33 34 33 普通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 34 1 34 普

13、通单元(0) 附加刚度法(1) 仰拱单元(5) 结构材料容重(kN/m3): .2500E+02 结构材料弹性模量(kN/m2): .2850E+08 结构材料线膨胀系: .1000E-04 结构整体温度变化值: .0000 具有指定位移之节点总数: 2 节点号 X方向值(m) Y方向值(m) 转角方向值(deg) (=1000-不指定; 10-指定) 3 .00000 .00000 1000.00000 27 .00000 .00000 1000.00000 按明洞计算土压力 明洞土压力荷载参数： 回填土表面某一点坐标(m)： ( .0000, 9.4000) 回填土表面倾角(deg): -

14、16.7000 拱部回填土容重（kN/m3): 19.000 拱部回填土计算摩擦角（deg): 35.000 边墙回填土容重（kN/m3): 23.000 边墙回填土计算摩角（deg): 45.000 拱部土体与边墙土体交界的Y坐标（m): .000 左侧拱部侧压力系数: .303915 左侧拱部侧压力方向: 6.574670 右侧拱部侧压力系数: .236187 右侧拱部侧压力方向: 3.141600 左侧边墙侧压力系数: .156070 右侧边墙侧压力系数: .192116 # 计 算 结 果 # 节 点 位 移: 节点号 X-位移 Y-位移 转角 弹性抗力 (m) (m) (rad) (

15、kN) 1 .0000476 .0004613 -.0002882 .0000000 2 .0000475 .0004613 .0004064 .0000000 3 .0000000 .0000000 .0004410 .0000000 4 -.0003013 -.0001067 .0004552 15.9803700 5 -.0007621 -.0001935 .0004619 39.2062300 6 -.0011783 -.0002489 .0003702 58.9139200 7 -.0014258 -.0002680 .0001104 13.6087700 8 -.0013771 -

16、.0003220 -.0002405 11.8834600 9 -.0010253 -.0005242 -.0005728 .0000000 10 -.0004911 -.0009391 -.0007926 .0000000 11 .0000721 -.0015407 -.0008537 .0000000 12 .0005093 -.0022010 -.0007481 .0000000 13 .0007511 -.0027725 -.0004974 .0000000 14 .0008194 -.0030900 -.0001598 .0000000 15 .0008017 -.0030749 .

17、0001911 .0000000 16 .0008149 -.0027325 .0004954 .0000000 17 .0009530 -.0021519 .0007026 .0000000 18 .0012427 -.0014836 .0007725 .0000000 19 .0016414 -.0008709 .0006919 .0000000 20 .0020375 -.0004449 .0004797 .0000000 21 .0022864 -.0002349 .0001765 18.6256600 22 .0022821 -.0002021 -.0001552 20.861280

18、0 23 .0019888 -.0002455 -.0004354 19.1978500 24 .0014782 -.0002554 -.0005837 73.9102900 25 .0009021 -.0001988 -.0005742 46.1449100 26 .0003508 -.0001056 -.0005232 18.2944800 27 .0000000 .0000000 -.0005017 .0000000 28 -.0000483 .0005341 -.0004585 .0000000 29 -.0000483 .0005340 .0003339 .0000000 30 .0

19、000194 .0001845 .0002181 .0000000 31 .0000265 -.0000160 .0000547 3.6066020 32 .0000075 -.0000484 -.0000009 9.6853250 33 -.0000114 -.0000170 -.0000492 3.6157180 34 -.0000082 .0001567 -.0001874 .0000000 单 元 结 点 力: (轴向力以压为正,切向力以向内为正,弯矩以外侧受拉为正) 单元号 节点号 轴向力 切向力 弯矩 (kN) (kN) (kN-m) 2 3 -225.83070 98.36700

20、 -140.71350 2 -218.25940 -71.54072 -.00009 3 4 728.56430 196.27070 -41.19921 3 737.19930 256.88170 -141.01090 4 5 717.91040 137.87390 15.34522 4 728.92700 195.26630 -45.33449 5 6 715.13570 97.49153 92.32848 5 718.02870 137.19960 12.53198 6 7 708.22950 48.08892 166.12070 6 715.48940 93.50412 94.35409

21、 7 8 666.78200 -10.56190 184.11760 7 708.76750 54.84377 169.94540 8 9 599.02640 -63.79026 149.28560 8 666.71620 -9.29993 184.85640 9 10 518.03000 -94.17319 72.66247 9 599.27330 -61.17662 150.51260 10 11 438.52260 -92.82906 -20.97717 10 518.03170 -94.17321 72.66297 11 12 369.38810 -78.28108 -105.5590

22、0 11 438.52340 -92.82812 -20.97789 12 13 318.03290 -48.42186 -168.86270 12 369.38990 -78.28181 -105.55920 13 14 289.54600 -11.28651 -195.15550 13 318.03290 -48.41854 -168.86310 14 15 286.26080 25.87110 -186.43150 14 289.54670 -11.29061 -195.15500 15 16 300.10680 52.82730 -145.51430 15 286.26120 25.8

23、7346 -186.43020 16 17 327.87880 77.16651 -80.93631 16 300.11160 52.82974 -145.51550 17 18 369.26480 82.90832 -3.06360 17 327.87480 77.16487 -80.93701 18 19 420.17480 74.81555 77.72406 18 369.26760 82.91077 -3.06438 19 20 474.06120 56.46663 139.78100 19 420.17240 74.81653 77.72387 20 21 528.65550 20.

24、39926 174.55930 20 474.32350 53.61039 139.16290 21 22 574.45990 -29.69649 168.75660 21 528.03110 14.11825 172.03680 22 23 604.84910 -80.26109 120.63110 22 574.42910 -29.47872 168.79200 23 24 614.65870 -101.49780 28.34311 23 604.07410 -70.56728 116.09730 24 25 618.29120 -121.95420 -54.02764 24 614.25

25、280 -106.27960 26.36503 25 26 633.34180 -163.00470 -100.58650 25 618.13060 -122.86600 -50.35851 26 27 644.66830 -216.20130 -159.22230 26 632.95770 -164.07640 -95.76228 27 28 -218.23990 83.22645 -.00009 27 -234.41000 -89.90719 -158.87640 29 30 -209.75730 34.65015 49.86839 29 -216.17830 31.96099 9.186

26、71 30 31 -208.88170 -6.40698 22.61361 30 -210.35640 -15.17074 43.85200 31 32 -209.05120 -1.88839 7.34086 31 -209.27360 -10.57798 18.33183 32 33 -209.22330 12.70294 15.35878 32 -209.04460 -.30578 7.36620 33 34 -210.74460 13.77522 37.97490 33 -208.94890 8.99478 19.20027 34 1 -216.33320 -26.79049 8.076

27、11 34 -210.29820 -29.38342 43.40950截面验算及配筋计算：* 保护层厚度(M)a=0.050 砼标号=25 安全系数=2.00*节点 宽(M) 厚(M) 轴力(KN) 弯矩(KN-M) 不对称配筋cm2 对称配筋 素砼(拉、压） 1 1.00 0.50 216.3 8.1 0.00 0.00 9.00 0.0 38.9 2 1.00 0.50 218.3 -0.0 0.00 0.00 9.00 0.0 38.6 3 1.00 1.49 737.2 -140.7 0.00 0.00 28.78 0.0 31.5 4 1.00 0.98 728.9 -41.2 0.00 0.00 18.55 0.0 22.0 5 1.00 0.69 718.0 15.3 0.00 0.00 12.80 0.0 15.8 6 1.00 0.60 715.5 92.3 0.00 0.00 10.99 9.6 0.0 7 1.00 0.60 708.8 166.1 0.00 8.97 10.97 2.1 0.0 8 1.00 0.59 666.7 184.1 0.00 8.92 10.90 1.7 0.0 9 1.00 0.60 599.3 149.3 0.00 9.01 11.01 2.2 0.