包家山隧道主體結(jié)構(gòu)暨施工設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-23 19:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ④所以IV級圍巖分布區(qū)內(nèi)的設(shè)計錨桿長度為：mIII級圍巖分布區(qū)的情況按構(gòu)造設(shè)計。（2）錨桿對側(cè)壁危巖的加固計算,計算簡圖如圖42，圖42 錨桿加固側(cè)壁危巖計算圖依據(jù)計算示意圖，用錨桿加固側(cè)壁巖塊ABC，阻止其沿裂面AB下滑，即可驗算抗滑穩(wěn)定性。沿裂面AB下滑力，按式（410）計算， （410）抗滑力按式（411）計算， （411）當(dāng)時，巖塊ABC處于穩(wěn)定狀態(tài)。其中，N為錨桿拉力，按計算。當(dāng)考慮安全系數(shù)K后，錨桿所需面積按式（412）計算， （412）式中，——裂面的內(nèi)摩擦角，度； 其他符號意義與前面相同。根據(jù)包家山隧道具體情況計算如下：IV級圍巖分布區(qū)：①沿裂面下滑力為：②抗滑力為：得到，則此時巖塊ABC處于穩(wěn)定狀態(tài)。③當(dāng)考慮安全系數(shù)后，錨桿所需面積為：式中，=35176。，其他同前。 二次襯砌設(shè)計二次襯砌宜采用等厚薄形馬蹄形斷面，在圓、弧、直線間應(yīng)圓順連接。II類圍巖的二次襯砌不受力或受力不大，根據(jù)施工和構(gòu)造要求確定襯砌厚度，通常采用二次襯砌的最小厚度，一般為30cm。III級及以上圍巖復(fù)合式襯砌按承載結(jié)構(gòu)設(shè)計，為發(fā)揮圍巖自承作用，允許圍巖與支護襯砌有一定變形，故二次襯砌不宜太厚（不宜大于45cm），一般取為45cm。并且，仰拱襯砌的厚度為60cm。為保證隧道襯砌、通信信號和供電線路等設(shè)施正常使用，隧道襯砌應(yīng)根據(jù)要求采取防水措施。當(dāng)有地下水時，初期支護和二次襯砌之間可設(shè)置塑料板防水層或采用噴涂防水層，也可采用防水混凝土襯砌；當(dāng)?shù)叵滤r，僅在公布設(shè)置防水層。防水層一般采用全斷面不封閉的無壓式，也可用全斷面封閉的有壓式。防水層應(yīng)在初期支護變形基本穩(wěn)定后、二次襯砌灌注前施作。最后，得出包家山隧道襯砌設(shè)計參數(shù)，如表42所示，表42 襯砌設(shè)計參數(shù)項目單位圍巖級別IIIIVV超前支護類 型mm小導(dǎo)管ф505小導(dǎo)管間 距cm4040長 度m4初期支護噴射混凝土厚度25號cm152025徑向系統(tǒng)錨桿直 徑mmф22ф25ф25長 度cm300300350錨桿布置cm12012010010010080鋼筋網(wǎng)直 徑mmф6ф6ф6鋼筋布置cm151515151515鋼拱架榀間距cm無7575二次襯砌25號混凝土cm455060仰拱cm5060河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第五章 襯砌結(jié)構(gòu)計算第5章 襯砌結(jié)構(gòu)計算 設(shè)計基本資料 巖體特性巖體為IV級圍巖，計算摩檫角，巖體重度，圍巖的彈性抗力系數(shù)，基底圍巖彈性反力系數(shù)。 襯砌材料采用C20混凝土，重度=23，彈性模量=，混凝土襯砌軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值=，混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值=。543cm 573cm 90176。793cm 823cm 13176。100cm 130cm 59176。B=1146cm，H=，=，（拱頂厚度）=30cm。假設(shè)起拱線以下的起拱線為一段圓弧，半徑為，圓心角為。結(jié)構(gòu)斷面見圖51。圖51結(jié)構(gòu)斷面圖 主動荷載計算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載形式為勻布豎向荷載q和均布水平向荷載e，即e=均布豎向荷載: q== (KN)均布水平向荷載: e== (KN) 分塊圖繪制因結(jié)構(gòu)對稱，荷載對稱，故取半跨計算，如圖52。 圖52 結(jié)構(gòu)分塊圖 半拱軸線長度計算此處不計算仰拱。a、由圖可知，水平線以上軸線為一圓弧，半徑為，=558cm，90176。，水平線以下軸線為兩圓弧，半徑為、=808cm、=115cm，13176。b、計算半拱軸線長度S及分塊軸線長度半拱軸線長度:=++=分塊長度：= 幾何要素計算 各截面與豎軸的夾角===176。==2=176。==3=176。==4=176。==5=176。==176。=+=176。=++=176。校核角度：==90+13+59=162176。 各截面的中心坐標(biāo)計算過程單位為cm。=0,=0坐標(biāo)校核： 單位位移計算=========校核：+2+= +2+=滿足精度要求，說明變位計算結(jié)果正確。在誤差允許范圍內(nèi)，計算過程見552表表51 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及計算過程表要素截面012345678∑表52 曲墻拱結(jié)構(gòu)幾何要素及計算過程表要素截面積分系數(shù)011422344254627481∑ 主動荷載位移計算 襯砌每一塊上的作用力豎向力：(kN)側(cè)向水平力： (kN)式中——相鄰兩截面之間的襯砌外緣的水平投影。——相鄰兩截面之間的襯砌外緣的豎直投影。自重力：(kN)以上各集中力均通過相應(yīng)荷載圖形的形心。 主動荷載內(nèi)力分塊上各集中力對下一分點的截面形心的力臂由CAD圖量取，并分別記為、。單元主動荷載圖示如圖53。圖53單元主動荷載圖示彎矩：軸力：=（）式中：、——相鄰兩截面中心點的坐標(biāo)增量：==、的計算過程如表5555所示:表53 計算過程表 參數(shù)截面集中力（KN）力臂（m）000000000012345670008000表54 計算過程表 參數(shù)截面00000000100002345678表55 計算過程表 參數(shù)截面0012345678校核：==（）== （）= =（）=++= =（）計算誤差：5%在誤差范圍內(nèi)。 主動荷載位移=====+====校核：+=，計算過程見表56。表56 ，計算過程表 參數(shù)截面1+積分系數(shù)0000011421967264557132388415814168384423630183197538254642555574958246734662286464802731122093549607481843952064671∑ 墻底位移計算單位彎矩作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：==主動荷載作用下墻底截面產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角：= 解主動荷載力法方程式中：=+==+ ==+ === 其中：f——拱矢高，=解：==（KN/m） ==（KN） 截面內(nèi)力計算及校核=（KN/m）=（KN）計算過程見表57表57 ，計算過程表參數(shù)截面積分系數(shù)0000101422310027844254627481∑ 單位彈性反力變位計算 各截面彈性反力強度最大彈性反力上零點假定在截面3，即=；下零點在墻腳a點，最大彈性反力值假定在截面5，即=，h點的高度約在抗力區(qū)2/3高度處，即?。╝h）=?。╝b）。在bh弧段上，拱圈任意截面的外緣彈性反力強度：=（kPa）在ah弧段上，邊墻任意截面的外緣彈性反力強度：=（kPa）其中：——h點的彈性抗力； ——所論截面（外緣點）至h點的垂直距離； ——墻底（外緣點）至h點的垂直距離。圖54單元單位彈性反力荷載圖示（kN），作用方向垂直于襯砌外緣，并通過分塊上彈性反力圖形的形心。以上計算過程見表58。表58各點彈性反力的計算過程表參數(shù)截面sincos45678 彈性反力作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力本設(shè)計不考慮摩檫力作用，僅考慮彈性反力集中力。=（）=（kN）其中：——力至k接縫中心點的力臂。 彈性反力產(chǎn)生的荷載位移== == += ==校核：+=，故計算正確。計算過程見表55511。表59 的計算過程表參數(shù)截面4________5______6____7__8表510 的計算過程表 參數(shù)截面405678表511 ，計算過程參數(shù)截面1+積分系數(shù)4254627481∑ 解單位彈性反力力法方程 式中：===（rad）= =其中：f——拱矢高，解得：==（KNm） ==（KN）代入原方程檢驗，計算正確。單位彈性反力作用下截面的內(nèi)力，并校核計算精度 =++（KNm） =+（KN）計算過程見表512：表512 ，計算過程表參數(shù)截面積分系數(shù)0001014022034042054627
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