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4.5衬砌内力及配筋计算
4.5.1
根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)中表8.4.2-1规定IV级围岩段初期支护选择为15cm厚C25喷射混凝土,拱、墙铺设钢筋网,间距20cm×20cm,墙拱部、侧墙均设置20MnSi22普通水泥砂浆锚杆,,间距100cm×100cm;防水层为1.2mm厚EVA防水卷材,450g/㎡无纺布;二次衬砌为35cm厚C25钢筋混凝土;预留变形6
4.5.2
(1)设计基本资料
结构断面图如图4.5示。
a.岩体特性
岩体为IV级围岩。隧道埋深为深埋;计算摩擦角,岩体重度,围岩的弹性反力系数,基底围岩弹性反力系数。
b.衬砌材料
采用C25钢筋混凝土,重度,弹性模量。钢筋混凝土衬砌轴心抗压强度标准值,轴心抗压设计值,钢筋混凝土轴心抗拉强度标准值
c.结构尺寸
,,;,;,;,,隧道断面加宽。
(2)计算作用在衬砌结构的主动荷载
作用在结构上的荷载形式为匀布竖向荷载q和匀布水平侧向荷载e,由《地下结构设计原理与方法》(李志业,曾艳华编著)中表3.6.4可知,其侧压系数为0.15,即e=0.15q。
匀布竖向荷载:当时,且,此时
匀布水平侧向荷载:
(3)绘制分块图
因结构对称,荷载对称,故取半跨计算,如图4.6。
图4.6半跨结构计算图示
(4)计算拱轴线长度
a.求水平线以下边墙的轴线半径(单位:cm)及其与水平线的夹角
假定水平线以下的轴线为一弧线,则其半径由图4.7求得。
由图上量得:,,。
由得,
图4.7边墙轴线的计算(单位:mm)
b.计算半拱轴线长度s及分块轴线长度△s(单位:cm)
式中为各圆弧轴线的半径
半拱轴线长度
分块长度
(5)计算各分段截面中心的几何要素
a.求各截面与竖直轴的夹角
校核角度:
b.各截面的中心坐标(单位:cm)
坐标校核:
(6)计算基本结构的单位位移
计算过程见表4.3。
计算基本结构的单位位移δik
曲墙拱结构几何要素及δik计算过程表(一)
截面
φi
弧度
sinφi
cosφi
xi
yi
di
0
0.0000
0.0000
0.0000
1.0000
0.0000
0.0000
0.3500
1
15.1740
0.2647
0.2616
0.9652
1.4593
0.1944
0.3500
2
30.3480
0.5294
0.5050
0.8631
2.8022
0.7639
0.3500
3
45.5220
0.7941
0.7132
0.7009
3.9779
1.6690
0.3500
4
60.6960
1.0588
0.8718
0.4899
4.8616
2.8464
0.3500
5
75.8700
1.3235
0.9696
0.2448
5.4063
4.2140
0.3500
6
90.5510
1.5796
1.0000
-0.0088
5.5745
5.5745
0.3500
7
97.9950
1.7095
0.9904
-0.1382
5.4722
5.4722
0.3895
8
105.9900
1.8489
0.9616
-0.2746
8.5798
8.5798
0.7515
曲墙拱结构几何要素及δik计算过程表(二)
截面
Ii
1/Ii
yi/Ii
yi2/Ii
(1+yi)2/Ii
积分系数
0
0.0036
279.8834
0.0000
0.0000
279.8834
1
1
0.0036
279.8834
54.4009
10.5739
399.2592
4
2
0.0036
279.8834
213.8113
163.3369
870.8429
2
3
0.0036
279.8834
467.1142
779.5949
1993.7066
4
4
0.0036
279.8834
796.6461
2267.5335
4140.7090
2
5
0.0036
279.8834
1179.4342
4970.1592
7608.9109
4
6
0.0036
279.8834
1560.2127
8697.4214
12097.7302
2
7
0.00
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