隧道衬砌结构计算原理公式及强度验算.pptxVIP

;;;;;;;;;;;;;;;隧规P28：表6.1.1作用在隧道结构上的荷载;;;;第二节半衬砌的计算;;4、单位变位及荷载变位的计算

由结构力学求变位的方法（轴向力与剪力影响忽略不计）知道：;4、单位变位及荷载变位的计算;5、拱脚位移计算

⑴单位力矩作用时;⑵单位水平力作用时

单位水平力可以分解为轴向分力和切向分力，计算时只需考虑轴向分力的影响，作用在围岩表面的均布应力和拱脚产生的均匀沉陷为：;;(4)拱脚位移

拱脚的最终转角和水平位移可分别考虑和外荷载的影响，按叠加原理求得，可表示为：;;;;第三节曲墙式衬砌计算

●常用于Ⅳ～Ⅵ级围岩；

●拱圈和曲边墙作为一个整体按无铰拱计算；

●施工时仰拱是在无铰拱业已受力之后修建的，不考虑仰拱对衬砌内力的影响；;1计算假设

⑴在主动荷载作用下，顶部衬砌向隧道内变形而形成脱离区，两侧衬砌向围岩方向变形，引起围岩对衬砌的被动弹性抗力

⑵上零点b（即脱离区与抗力区的分界点）与衬砌垂直对称中线的夹角假定为

⑶下零点a在墙脚;⑷最大抗力点h假定发生在最大跨度处附近，计算时一般取为简化计算可假定在分段的接缝上。

⑸抗力图形的分布假定为二次抛物线;;2、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力;2、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力;求得后，在主动荷载作用下，衬砌内力即可计算：;;3、最大抗力值的计算

●先求出和

●变位由两部分组成，即结构在荷载作用下的变位和因墙底变位（转角）而产生的变位之和;●h点所对应的，则该点的径向位移约等于水平位移

●拱顶截面的垂直位移对h点径向位移的影响可以忽略不计

按照结构力学方法，在h点加一单位力，可以求得和;4、在单位抗力作用下的内力

将抗力图视为外荷载单独作用时，未知力及可以参照及的求法得出;5、衬砌最终内力计算及校核计算结果的正确性

衬砌任一截面最终内力值可利用叠加原理求得：;;;;;;;;;;;;;;;;5.5直墙式衬砌计算;5.5直墙式衬砌计算

1、计算原理

⑴拱圈按弹性无铰拱计算，边墙按弹性地???上的直梁计算，并考虑边墙与拱圈之间的相互影响；

⑵边墙支承拱圈并承受围岩压力；

⑶拱脚区段的弹性抗力假定为二次抛物线分布;;⑷Winkler假定成立，即

⑸拱脚位移考虑边墙顶变位的影响;2、边墙的计算——弹性地基上的直梁

⑴直边墙计算分类：

●刚性边墙

●短边墙

●长边墙

⑵边墙为短梁的计算：

短梁的一端受力及变形对另一端有影响，计算墙顶变位时，要考虑到墙脚的受力和变形的影响。;●墙顶在单位弯矩单独作用下，墙顶的转角和水平位移为;;;其中

为基底弹性抗力系数；k是侧向弹性抗力系数；是基底作用有单位力矩时所产生的转角；h为边墙的侧面高度；

最后结果为：;;⑶长边墙计算——弹性地基上的半无限长梁，墙顶受力与墙底无关，上述公式可得到一定的简化。

墙项单位位移可以简化为：;⑷边墙为刚性梁;●边墙本身不产生弹性变形，在外力作用下只产生刚体位移，即只产生整体下沉和转动，墙底处为零，墙顶处为最大值为：;5.6衬砌截面强度验算

1、衬砌结构检算

目前我国公路隧道设计规范规定，隧道衬砌和明洞应按破损阶段检算构件截面强度。结构抗裂有要求时，对混凝土构件进行抗裂验算，对钢筋混凝土构件应验算其裂缝宽度。;;;2、根据混凝土和石砌材料的极限强度，计算出偏心受压构件的极限承载能力，与构件实际内力相比较，计算截面的抗压（或抗拉）强度安全系数K。检查是否满足规范所要求的数值，即：;混凝土和砌体结构的强度安全系数;3、轴向力偏心距要求

整体式衬砌的混凝土偏心受压构件，其轴向力的偏心距不宜大于截面厚度的0.45倍；

对于半路堑式明洞外墙、棚式明洞外墙和砌体偏心受压构件，则不应大于截面厚度的0.3倍。

基底偏心距：岩石地基≤B/5~B/4，土质地基≤B/6（B为墙底厚度）;4、强度验算

⑴对混凝土和石砌矩形截面构件，当时，按抗压强度控制承载能力，并用下式计算：;;（2）当时，按抗拉强度控制承载能力，并用下式计算：;;;;;;;;;;;;;;;;