【文章內容簡介】 式中： M——計算截面以上各力對截面形心力矩的代數之后； N——作用于截面以上垂直力之后。將數據代入墻身偏心矩e的公式，可得：計算結果滿足要求。應力 （滿足要求）通過以上的驗算，說明洞門的尺寸合理。詳圖見設計圖紙通過對計算條帶進行墻身偏心及強度，繞墻趾的抗傾覆性、沿基底滑動的穩(wěn)定性以及基底應力驗算，洞門端墻及柱子都是滿足洞門墻主要驗算規(guī)定的。因此，洞門墻的設計尺寸是合乎要求的。 隧道洞身結構設計根據隧道所處的地質情況將襯砌分為六種種類型：級復合型、級復合型、級復合型、級復合型、級復合型、級復合型洞口淺埋加強段采用噴、錨、網和工字鋼架作為初期支護，超前小導管支護，以確保洞口段穩(wěn)固安全。洞口加強段長度在施工時可根據開挖揭露的地質情況，予以適當調整。洞口段襯砌拱墻及仰拱模筑混凝土緊跟開挖進行。 根據隧道埋深及圍巖級別的不同，本隧道結構為復合襯砌形式。分析參數根據結構分析與工程類比相結合確定。級圍巖為曲墻有仰拱，級圍巖為曲墻無仰拱，同時圍巖較差地段的襯砌向圍巖較好地段延伸米。 復合式襯砌參數是首先根據圍巖級別、工程地質水文地質條件、地形及埋置深度、結構跨度及施工方 法等以工程類比擬定，然后應用有限元綜合程序對施工過程進行模擬分析，定性的掌握圍巖及結構的應力 發(fā)展與變形破壞過程，進一步調整支護參數，最后采用荷載結構彈性抗力計算模式，應用隧道結 構計算程序進行結構進行內力分析計算及強度校核。為了與結構設計模式相適應，要求二次襯砌采用先墻后拱法施工，現場模筑。初期支護:對與級圍巖由工字鋼拱架（或鋼筋格柵），徑向錨桿，鋼筋網及噴射混凝土組成，而對于級圍巖則由徑向錨桿，鋼筋網及噴射混凝土組成。工字鋼架具有剛度大，發(fā)揮作用快的特點，這并與徑向錨桿及鋼筋網焊為一體，與圍巖密貼形成承載結構。二次襯砌：對于隧道洞口級圍巖淺埋地段，由于巖體風化嚴重，節(jié)理發(fā)育、自穩(wěn)時間較短，洞室開挖跨度較大，二次襯砌按承擔上部土壓力覆土荷載計算需采用 C25 鋼筋混凝土結構，二次襯砌要求緊跟開挖面。對于級圍巖深埋地段，由于該段巖體比較穩(wěn)定，能夠在一定程度上形成穩(wěn)定的承載拱， 因此結構按承擔部分土壓力覆土荷載計算可采用 C25 素混凝土結構。在施工過程中仍必須注意初期支護的 變形與穩(wěn)定監(jiān)測，根據監(jiān)測數合理確定二次襯砌的施作時間，盡可能發(fā)揮初期支護的承載能力。 洞身深埋段隧道襯砌支護參數表項目級圍巖級圍巖初期支護C20噴射混凝土鋼筋網系統錨桿，二 次 襯 砌素混凝土素混凝土仰 拱片石混凝土片石混凝土初支加勁措施18工字鋼@=70輔 助 措 施超前錨桿， Ⅲ級圍巖襯砌斷面圖 Ⅳ級圍巖襯砌斷面圖 IV級圍巖加強段襯砌斷面圖 本隧道穿過地區(qū)沒有出現巖溶、溶洞等不良地質地段。 隧道洞身結構驗算 Ⅲ級圍巖加強段施工過程（開挖支護）模擬⑴建模參數 Ⅲ級圍巖參數:重度,變形模,泊松比,內摩擦角=45176。,粘聚力. 錨桿參數: 彈性模量,直徑,間距。噴射C20混凝土參數:彈性模量,厚度15。梁單元（二次襯砌混凝土）參數： 二次襯砌鋼筋混凝土參數:彈性模量=, 泊松比,厚度25。 以上參數的取值參考地堪報告及設計規(guī)范。 說明：本階段施工過程采用程序計算建模，其過程基本類似于實際施工過程，在開挖過程中及時進行初期支護（打錨桿、掛鋼筋網、鋼架支撐、噴射混凝土），二次襯砌緊跟其后，確保圍巖的穩(wěn)定與安全。由于我的知識水平有限及對本程序的熟悉程度等原因，對本過程的建模作了如下簡化：①在開挖上不考慮施工時的誤差（超欠挖）及爆破時的圍巖震動。②施作初期支護時僅考慮噴射混凝土的作用，不考慮鋼筋網及鋼架的加強支護作用。③二次襯砌僅考慮模筑混凝土的作用，不考慮其中的配筋作用。⑵ 開挖方法開挖采用全斷面發(fā)，具體施工方法見有關設計施工圖。⑶主要的計算步驟（1） 建模 （2） 打錨桿 （3） 劃分面域（4） 網格劃分 （5） 定義錨桿及梁單元 （6） 定義材料 （7） 計算⑷最后階段計算結果及部分圖形 ① 模型 模型 圍巖為級，地質較穩(wěn)定，模型的寬和高大致取為洞寬和洞高的3～5倍即可。本模型為橫向60，豎向70。 ②條件處理 考慮圍巖雖多數屬于級深埋地段，但在少數淺埋段地面仍可能發(fā)生沉降，故圍巖橫向和底部視為固定約束，地表為自由面。 ③錨桿受力分析 錨桿軸力 錨桿應力錨桿應變 錨桿塑性應變 錨桿受力圖（單位：KN）從錨桿軸力圖看出，左側拱角錨桿軸力最大，錨桿斷面積==，鋼筋的抗拉強度設計值為268，=，所以錨桿具有足夠的安全度，整個系統錨桿受力分布合理。滿足設計要求。 軸力X 軸力Z 梁軸力圖（單位：KN） ④ 二次襯砌受力、變形分析 梁X彎矩圖（單位：）： 分析點內力數據表 單元xyz步驟軸向剪切z力矩y10組合120組合130組合140組合150組合160組合170組合180組合190組合1100組合1110組合1120組合1130組合1140組合1150組合1160組合1170組合1180組合1190組合1200組合1210組合1220組合12300組合10240組合1250組合1260組合1270組合1280組合1290組合1300組合1310組合1320組合1330組合1340組合1350組合1360組合1370組合1380組合1：Y=0。 梁分析點位置圖內力圖顯示，初期支護軸力拱頂和側墻基本上全部承受壓應力（軸力為負值），只有仰拱段受很小張拉應力（軸力為正）。故只驗算二次襯砌的抗壓強度。驗算公式： 其中：——安全系數，根據荷載組合類型取值，此處； ——軸向力，取最大值，根據以上數據顯示； φ——截面縱向彎曲系數取φ=1 ——抗壓極限強度，初期支護采用C20混凝土，==15500； ——截面寬度，取每延米即； ——截面高度，即襯砌厚度； ——軸向力偏心影響系數（根據數據顯示：其最大軸力為分析點6對應值即，其對應彎距，所以偏心距）數據代入：2=≤6510=1155001驗算看出：二次襯砌實際承受壓應力遠小于極限抗壓強度，滿足要求。 ⑤主應力分析主應力分析可以由荷載組合圖及主應力色譜圖所顯示的數值、圖形進行分析。 荷載組合1 荷載組合2 （ + + ） （ + + ） 組合1最大應力 組合2最大應力 應力圖色譜圖 色譜圖 色譜圖 所建模型平面應力色譜圖 應力色譜圖 結論：由以上應力等值線圖和色譜圖可以看出。 IV級圍巖洞身深埋正常段施工過程（開挖支護）模擬⑴ 建模參數 IV級圍巖參數:重度,變形模量,泊松比,內摩擦角=35176。,粘聚力. 錨桿參數: 彈性模量,直徑,間距100。噴射C20混凝土參數:彈性模量=21,厚度20. 梁單元（二次襯砌混凝土）參數：二次襯砌鋼筋混凝土參數:彈性模量, 泊松比,厚度45. 以上參數的取值參考地堪報告及設計規(guī)范。 說明：本階段施工過程采用madias程序計算建模，建模簡化如上面計算相同。⑵ 開挖方法開挖采用臺階法，具體施工方法見有關設計施工圖。⑶主要的計算步驟① 建模 ② 打錨桿 ③ 劃分面域④ 網格劃分 ⑤ 定義錨桿及梁單元 ⑥ 定義材料 ⑦ 計算⑷最后階段計算結果及部分圖形 ① 模型 有限元模型 圍巖為級，地質較好，模型的寬和高大致取為洞寬和洞高的3～5倍即可。本模型為橫向50m，豎向50m。 ② 條件處理 考慮圍巖雖屬于級深埋地段，但地面仍可能發(fā)生沉降，故圍巖橫向和底部視為固定約束，地表為自由面。 ③ 錨桿受力分析 錨桿軸力圖 錨桿應力圖錨桿應變圖 錨桿塑性應變 錨桿軸力圖（單位：KN） 從錨桿軸力圖看出，左側拱角錨桿軸力最大，錨桿斷面積=，鋼筋的抗拉強度設計值為，=101，所以錨桿具有足夠的安全度，整個系統錨桿受力分布合理。滿足設計要求。④ 二次襯砌受力、變形分析 二襯軸力圖（單位：KN） 梁x彎矩圖以下是截取梁軸力較大截面附近的分析點內力數據： =0 分析點內力數據表 單元xyz步驟軸向剪切z力矩y10組合120組合130組合140組合150組合160組合170組合180組合190組合1100組合1110組合1120組合1130組合1140組合1150組合1160組合1170組合1180組合1190組合1200組合1210組合1220組合12300組合10240組合1250組合1260組合1