【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方法。該法目前使用較多的方法。（3）理論估算法它是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上從理論上研究圍巖壓力的方法。由于地質(zhì)條件的不確定性，影響圍巖壓力的因素又非常多，這些因素本身及它們之間的組合也帶有一定的偶然性，企圖建立一種完善的和合適各種實(shí)際情況的通用圍巖壓力理論及計(jì)算方法是困難的，因此，現(xiàn)有的圍巖壓力理論都不十分切合實(shí)際情況。目前我國隧道工程設(shè)計(jì)計(jì)算中，一般都是以某種簡(jiǎn)化的假設(shè)為前提，考慮幾個(gè)主要因素的影響，通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或受力分析，使其結(jié)果相對(duì)地接近實(shí)際圍巖壓力的情況。圍巖的成拱作用我國現(xiàn)行隧道設(shè)計(jì)規(guī)范用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法給出計(jì)算各級(jí)圍巖坍塌高度的經(jīng)驗(yàn)公式式中——圍巖級(jí)別——隧道寬度——每增減時(shí)圍巖壓力的增減率，以的圍巖垂直均布?jí)毫闇?zhǔn)，當(dāng)時(shí)，取，當(dāng)時(shí)，取。坍落拱的形成充分說明了圍巖的自承能力。根據(jù)這一點(diǎn)，人們認(rèn)為，只要支護(hù)結(jié)構(gòu)能把塌落拱范圍內(nèi)可能坍落的全部巖體支撐住，圍巖不會(huì)繼續(xù)坍落，就能保證隧道的安全使用。現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法中取塌落拱范圍內(nèi)的全部巖石的重量作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的主動(dòng)荷載就是從這一點(diǎn)出發(fā)的。 淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算淺埋和深埋隧道的確定淺埋和深埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法等因素綜合判定。荷載等效高度值的計(jì)算公式如下：式中——淺埋隧道分界深度（）；——荷載等效高度（），其中為深埋隧道垂直均布?jí)毫Γǎ?；——圍巖重度（）。在礦山法施工的條件下，IV～VI級(jí)圍巖?。籌～I(xiàn)II級(jí)圍巖取。當(dāng)隧道埋深時(shí)，為深埋隧道，反之，則為淺埋隧道埋深小于或等于等效荷載高度時(shí)的圍巖壓力計(jì)算當(dāng)隧道埋深小于或等于等效荷載高度時(shí)，荷載視為均布垂直壓力，按下式計(jì)算：式中——垂直均布?jí)毫Γǎ?；——隧道上覆圍巖重度（）；——隧道埋深（），指坑頂至地面的距離。側(cè)向壓力按均布考慮時(shí)其值為式中——垂直均布?jí)毫Γǎ?；——隧道高度（）；——圍巖計(jì)算摩擦角（），其值見表42。表42 各級(jí)圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值圍巖等級(jí)重度彈性抗力系數(shù)k/(MPa/m)變形模量E/GPa泊松比內(nèi)摩擦角粘聚力C/MPa計(jì)算摩擦角Ⅵ26～281800～2800336078Ⅴ25～271200～180020～33～50～60～70～78Ⅳ23～25500～12006～20～39～50～60～70Ⅲ20～23200～500～6～27～39～50～60Ⅱ17～20100～2001～2～20～27～40～50I15～17100104～0. 52030～40注: 。 ，不再計(jì)內(nèi)摩擦角和粘聚力。表43 級(jí)圍巖的值圍巖級(jí)別I、II、IIIIVVVI值（～）（～）（～）埋深大于等效荷載高度時(shí)的圍巖壓力計(jì)算 當(dāng)隧道埋深大于等效荷載高度而小于等于分界深度時(shí)，為了便于計(jì)算，假定圍巖中形成的破裂面是一條與水平成角的斜直線。EFHG巖土體下沉，帶動(dòng)兩側(cè)三棱土體FDB和ECA下沉，整個(gè)巖土體ABDC下沉?xí)r，又要受到未擾動(dòng)巖土體的阻力；斜直線AC和BD是假定的破裂面，分析時(shí)考慮粘聚力C，并采用計(jì)算摩擦角；另一滑動(dòng)面FH或EG則并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力，若該滑面的摩擦角為，則值應(yīng)小于值。值可按表43采用。圖41 淺埋隧道圍巖壓力計(jì)算根據(jù)圖41，設(shè)隧道上覆巖土體EFHG的重力為，兩側(cè)三棱巖體FDB或ECA的重力為，未擾動(dòng)巖土體對(duì)滑動(dòng)土體的阻力為，當(dāng)EFHG下沉，兩側(cè)受到阻力或，則作用于HG面上的垂直壓力總值為三棱體自重為式中 ——坑道底部到地面的距離（）；——破裂面與水平面的夾角（）。據(jù)正弦定理式中——側(cè)壓力系數(shù)，按下式計(jì)算：由上述式子可求得作用在HG面上的總垂直壓力由于GC、HD與EG、EF相比往往較小，而且襯砌與巖土體之間的摩擦角也不同，前面分析時(shí)均按計(jì)，當(dāng)中間土塊下滑時(shí)，由FH及EG面?zhèn)鬟f，考慮壓力稍大些對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)也偏于安全，因此，摩阻力不計(jì)隧道部分而只計(jì)洞頂部分，即在計(jì)算中用H代替h，這樣上式可改寫為由于，故式中——隧道寬度（）。換算為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載（圖42），即式中——作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載（）。圖42 淺埋隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)上的均布荷載作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力為，側(cè)壓力視為均布?jí)毫r(shí)。 荷載確定對(duì)于埋置深度較淺的硐室或明挖法施工的硐室，襯砌上作用的垂直壓力通常采用巖柱理論進(jìn)行計(jì)算，即認(rèn)為結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力等于塌落巖柱的全部重量，圍巖側(cè)向壓力按主動(dòng)壓力計(jì)算。本課題采用此計(jì)算方法。 參數(shù)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)資料選取參數(shù)：圍巖類別為類，容重，圍巖的彈性抗力系數(shù)，襯砌材彈性模量，容重。 圍巖豎向均布?jí)毫Υ怪眽毫Πǖ孛娉d、水壓力、土壓力等。經(jīng)計(jì)算有： 圍巖水平均布?jí)毫鷰r水平壓力按主動(dòng)土壓力計(jì)算，則水平均布?jí)毫閳D43 襯砌簡(jiǎn)化圖 襯砌幾何要素 襯砌幾何尺寸內(nèi)輪廓線幾何尺寸內(nèi)輪廓線半徑，；內(nèi)徑、所畫圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直截面的夾角，；拱頂截面厚度=墻底截面高度。外輪廓線半徑，；拱軸線半徑，；拱軸線各段圓弧中心角。 半拱軸線長(zhǎng)度及分段軸長(zhǎng)分段軸線長(zhǎng)度：拱軸線長(zhǎng)度：將半拱軸線等分為段，每段軸長(zhǎng)為： 各分塊接縫（截面）中心幾何要素 與豎直夾角 角度閉合差。 截面中心垂直坐標(biāo)的計(jì)算 單位位移用辛普生近似計(jì)算，按計(jì)算列表進(jìn)行。單位位移的計(jì)算表見表44。單位位移值計(jì)算如下：計(jì)算過程見表45。表中： ，——襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長(zhǎng)度，由cad圖中量得； ，——襯砌外緣相鄰兩截面之間的豎直投影長(zhǎng)度，由cad圖中量得；表44 單位位移計(jì)算表截面ayd1/Iy/Iy^2/Icosa/A(cosa)^2/A積分系數(shù)1/300010001142234425469010001∑注：=，A=bd，b取自單位長(zhǎng)度。 分別為相應(yīng)的垂直荷載和水平荷載對(duì)截面中心點(diǎn)的力臂，由cad圖量的。 圖44 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算圖示（單位：m）山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）表45 載位移計(jì)算表截面bQhE積分系數(shù)1/30000000000000000114223442546001山東科技大學(xué)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）故有： 彈性抗力位移、的計(jì)算假定拱部彈性抗力拋物線的上零點(diǎn)位于拱部外援與垂直軸約呈45176。的第4截面上；最大抗力值在墻頂截面即=90176。，其值為；第6截面抗力為；其余各截面抗力值按下式計(jì)算：表46 彈性抗力計(jì)算表截面4000000000561彈性抗力作用下，基本結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力為：彎矩：表47 計(jì)算表截面==積分系數(shù)1/35461∑表48 計(jì)算表截面積分系數(shù)1/354610001∑軸力：式中：到接縫中心點(diǎn)的力計(jì)算、： 墻頂位移計(jì)算邊墻彈性地基梁的彈性特征值故邊墻為彈性地基上的短梁。計(jì)算墻頂單位位移計(jì)算墻頂彎矩、水平力及垂直力邊墻自重：計(jì)算墻頂位移、 解力法方程計(jì)算力法方程的系數(shù)為：求解方程： 最大抗力值的求解墻頂截面總水平位移：最大抗力值：故： 拱部各截面的彎矩、軸力計(jì)算拱部截面的彎矩、軸力由下式計(jì)算，計(jì)算過程見表49根據(jù)強(qiáng)度條件進(jìn)行校核:閉合差：閉合差： 邊墻內(nèi)力和彈性抗力的計(jì)算計(jì)算作用在墻頂截面的彎矩、水平力及垂直力按彈性地基梁公式計(jì)算邊墻的彎矩、軸力及抗力值110表49拱部?jī)?nèi)力計(jì)算表截面M/IMy/INcosa/Ae積分系數(shù)0000011422344002546001 表410 邊墻內(nèi)力計(jì)算表截面600100000007891079 內(nèi)力圖圖45 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖第5章 二次襯砌的配筋計(jì)算 二次襯砌是隧道工程施工在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)施作的模筑混凝土襯砌，與初期支護(hù)共同組成復(fù)合式襯砌。 二次襯砌和初期支護(hù)相對(duì)而言，指在隧道已經(jīng)進(jìn)行初期支護(hù)的條件下，用混凝土等材料修建的內(nèi)層襯砌，以達(dá)到加固支護(hù)、優(yōu)化路線防排水系統(tǒng)、美化外觀、方便設(shè)置通訊、照明、監(jiān)測(cè)等設(shè)施的作用，以適應(yīng)現(xiàn)代化高速道路隧道建設(shè)的要求。 隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)密實(shí)、表面平整光滑、曲線圓順，滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度、防水及耐久性要求。 二次襯砌混凝土施工前應(yīng)對(duì)水泥、細(xì)骨料、粗骨料、拌制和養(yǎng)護(hù)用水、外加劑、摻和料等原材料進(jìn)行檢驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)附和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，應(yīng)適當(dāng)增加二次襯的外放值（施工正誤差），以免侵限。 隧道拱部超挖部分應(yīng)采用與二次襯砌同強(qiáng)度等級(jí)混凝土一次澆筑。 二次襯砌施工的順序是仰拱超前，墻、拱整體澆筑。邊墻基礎(chǔ)高度的位置（水平施工縫）應(yīng)避開剪力最大的截面，并按設(shè)計(jì)要求作防水處理。 混凝土生產(chǎn)應(yīng)采用具有自動(dòng)計(jì)量裝置的拌和站、拌和輸送車、混凝土輸送泵、插入式與附著式組合振搗的機(jī)械化作業(yè)線。 二次襯砌的混凝土，從原材料的檢驗(yàn)和選用、混凝土的配比和拌制、澆筑溫度的控制和振搗、到襯砌養(yǎng)護(hù)的各工序必須按要求操作，防止襯砌裂縫的產(chǎn)生。 最大正彎矩截面截面為矩形，縱向取一米計(jì)算，取，軸向力設(shè)計(jì)值、彎矩設(shè)計(jì)值。初始偏心距: ；此時(shí)的初始偏心矩為：；因?yàn)椋核匀? ，取有： 所以取偏心矩增大系數(shù)；配筋計(jì)算：由（1）的計(jì)算可知： 所以按大偏心計(jì)算。設(shè)縱向受拉鋼筋的面積為（離軸力比較近）；離軸力比較遠(yuǎn)的鋼筋面積為；都采用；根據(jù)平衡方程得：；；公式中：。根據(jù)規(guī)范要求，鋼筋混凝土的配筋不得小于規(guī)定得最小配筋（構(gòu)造配筋）。所以，此處按構(gòu)造配筋：?。?φ25，； 滿足要求。，說明假定大偏心受壓是