毕业设计之隧道衬砌

335?(2463?197.1-2463?194.9) =18.5?1000x (197.1-446+) 2

解得x =548.9375mm

而ξb h ?=0.55h 0=245.3mm , x ＞ξb h ?。且2a '=108mm, x ＞2a '。则为小偏心受压构件，构件破坏为混凝土受压破坏，故K =2.0，截面承载力验算按下式计算： '(h 0-a ') KNe ≤0. 5R a bh 02+R g A g （5.31） 式中： R g

—钢筋的抗拉或抗压计算强度标准值； b —截面宽度； h —截面厚度； A g —钢筋截面面积。

左边=2.0?956.2916?197.1=376.97KN ?m

右边=0.5?14.8?1000?4462+335?2463?392=1795.4196KN ?m 左边＜右边 '重心之间，故还应满足下式： 由于N 作用在钢筋A g 与钢筋A g KN e '≤0. 5R a bh 0+R g A g (h 0-a ) 2

由于e ＞e ' ，a =a '，故上式满足 5、在垂直于弯距作用平面内的强度验算 l ?=11.4697m ，H =0.5?l ?=0.5?11.4697=5.7349m 长细比 H 5.73675

==11.4697，经查规范?=0.9736。则： h 0.55 'A g ')≥KN N u =0. 9?(R ωA +R g

=0.9?0.9736?(550000?18.5+268?2463)×10-3 =9143.077KN K ·N =2.0?956.2916=1912.5832KN N u ＞K ·N

所以强度验算合格。 6、裂缝宽度验算

由于e =η?e 0=1?1.1=1.1mm ＜0.55h 0=245.3mm ，故可不进行裂缝宽度验算。 5.4浅埋衬砌内力计算

5.4.1围岩压力计算 1、围岩竖向压力

根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019)的有关计算公式及已知的围岩参数 代入公式： q 浅=（5.32）

式中：γ——围岩容重，取γ=20 KN/m3； Q 浅?H ?

=rH 1-λtan θ??B t ?B t ?

H ——隧道埋深取2.5hq ； Bt ——坑道宽度； λ——为侧压力系数 tan β=tan ?c +（5.33）

式中：?c ——围岩计算摩擦角取60°； θ取0.9?代入上式得。 tan ?c +1tan ?c tan ?c -tan θ 2

tan β=tan 60?+

tan 60?+1tan 60?=4. 052 2

tan 60?-tan 54? 侧压力系数: λ=

t a n β-t a n ?c

t a n β1+t a n βt a n ?c -t a n θ+t a n ?c t a n θ4. 052-1. 7321 +1. 732?0. 62184. 0521+4. 0521. 732-0. 6128 = =0.082

所以围岩竖向荷载： ?H ?Q

? q i =i =rH 1-λtan θ ?B t ?B t ? ?2.5?3.264?

=20?2.5?6.264? 1-?0.082?1.3764? 12.4??

=268.5573Kpa 2、水平侧压力为：

e 1=γH λ=25.6824kpa ; e 2=γh λ=38.4744kpa ; 计算中为了安全考虑，都采用较大值 e 2。

5.4.2衬砌几何要素 计算图示如下 q 12 3 4 5 6 7 R 7 8

R 图5.3 衬砌结构计算图示

1、衬砌几何尺寸

内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ； 拱轴线半径：r 1' =5.95m ，r 2' =8.45m ；

拱顶截面厚度d 0=0.5m ,拱底截面厚度d n =0.5m。

外轮廓线半径：R 1=5.70+0.5=6.2m ，R 2=8.20+0.5=8.7m ； 拱轴线各段圆弧中心角：θ1=90?，θ2=14.1169?。 2、半拱轴线长度S 及分段轴长△S 90?

πr =?π?5.95=9.3415m S 1=?? 180180 θ1 ' 1 14.1169?

πr 2=?π?8.45=2.0810m S 2=?? 180180 θ2 '

半拱轴线长度

S =S 1+S 2=9.3415+2.081=11.1422m 将半拱轴长度等分为8段，则 ?S =

S 11.1422==1.4278m 88

3、各分块截面中心几何要素 （1）与竖直轴的夹角αi

由于所要平均分配的弧长均在同一圆周上，因此，各弧段对应的圆心角也是相等的，即：

?S 180?180?

α1=?θ1=' ?=(1.4278÷5.95)?=13.75555?