【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 = =由①經(jīng)計(jì)算得D=，由②經(jīng)計(jì)算得D=.考慮水頭損失，工程規(guī)模以及便于施工等條件，便于計(jì)算取經(jīng)濟(jì)直徑為D=5m。有壓隧洞的水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失兩部分，沿程水頭損失采用謝才—曼寧公式計(jì)算，局部水頭損失主要隧洞轉(zhuǎn)彎引起，按彎管的局部水頭損失公式計(jì)算。有壓隧洞沿程水頭損失公式如下：H=式中:L—引水隧洞長(zhǎng)度，18713m； v—設(shè)計(jì)流流速，； R—水力半徑，m；R= = =C—謝才系數(shù)，取值； n—糙率系數(shù)。有壓隧洞的糙率系數(shù)n根據(jù)不同的襯砌結(jié)構(gòu)分別計(jì)算，對(duì)于鋼?，F(xiàn)澆混凝土襯砌，；。取n=。H= = = 經(jīng)計(jì)算得該隧洞的沿程水頭損失H= 有壓隧洞局部水頭損失主要是由于隧洞轉(zhuǎn)彎引起的水頭損失，查相關(guān)資料得有壓隧洞局部水頭損失計(jì)算公式如下：ζ彎=ζ彎=[+]() 該隧洞共設(shè)有6個(gè)轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，轉(zhuǎn)彎半徑均為R=25m。式中：R—隧洞轉(zhuǎn)彎半徑(m)，隧洞轉(zhuǎn)彎半徑在本項(xiàng)目按25m布置； D—隧洞內(nèi)徑(m)； α—隧洞轉(zhuǎn)角，詳見(jiàn)壓力隧洞布置圖。第一個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=19176。42′33″ 經(jīng)計(jì)算得:ζ彎1= = 第二個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=44176。9′56″ 經(jīng)計(jì)算得: = =第三個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=39176。28′19″ 經(jīng)計(jì)算得: = =第四個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=16176。32′37″ 經(jīng)計(jì)算得: = = 第五個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=13176。46′00″ 經(jīng)計(jì)算得: = = 第六個(gè)轉(zhuǎn)彎處 R=25m，a=62176。56′27″ 經(jīng)計(jì)算得: = = = + + + + + =所以隧洞的局部水頭損失= = = 隧洞的水頭損失：H6 = H + = + = 水工隧洞泄流能力計(jì)算，在實(shí)際工程中，多半是根據(jù)用途先擬定隧洞設(shè)置的高程及洞身斷面和洞口尺寸，然后通過(guò)計(jì)算校核其泄流量。若不滿足要求，再修改斷面或變更高程，重新計(jì)算流量，如此反復(fù)計(jì)算比較，直至滿意為止。 本引水隧洞是該工程的發(fā)電引水隧洞，其過(guò)流能力決定于機(jī)組設(shè)計(jì)流量，在任務(wù)書(shū)里面已經(jīng)給出了引用流量Q = 57，最大設(shè)計(jì)流量QMax = 。 支護(hù)即通常所稱的施工期臨時(shí)支護(hù)。支護(hù)的目的是加固圍巖，提高圍巖的自承能力，保證施工期的圍巖穩(wěn)定。臨時(shí)支護(hù)的措施應(yīng)起到防止失穩(wěn)擴(kuò)大的作用，保證后續(xù)工作有足夠的施工時(shí)間。襯砌包括作為運(yùn)行期使用的臨時(shí)支護(hù)和永久運(yùn)行所采用的專門襯護(hù)結(jié)構(gòu)。引水隧洞線路的圍巖主要以Ⅱ、Ⅲ類圍巖為主，約占70%以上，具較好的成洞條件。圓形有壓隧洞的襯砌計(jì)算參照天津大學(xué)祁慶和主編的《水工建筑物》介紹的方法，該方法和《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》（水電站建筑物）介紹的方法基本相同，只是部分系數(shù)略有差別。隧洞開(kāi)挖洞徑5m，對(duì)于Ⅲ類圍巖，采用C20襯砌，按限裂進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)Ⅲ類圍巖，永久支護(hù)砼為噴錨支護(hù)。采用前面開(kāi)挖，后面噴錨支護(hù)緊跟作業(yè)進(jìn)行施工，噴錨段與開(kāi)挖段相隔100米左右。開(kāi)挖支護(hù)完成后再以倒退回來(lái)的方式進(jìn)行底板砼的施工。(0+～18+)，襯砌長(zhǎng)度按60%考慮，即11168m，其余按噴混凝土考慮。隧洞設(shè)計(jì)縱坡在不同的地段縱坡不一樣。Ⅲ類圍巖宜采用鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，主要是保證圍巖穩(wěn)定，滿足安全運(yùn)行要求。為防止襯砌由于溫度變化開(kāi)裂，通常沿洞線每隔6～12m設(shè)橫向伸縮縫，縫中設(shè)止水。洞身與進(jìn)口段連接處或洞身經(jīng)較寬的斷層破碎帶時(shí)，為防止襯砌因不均勻沉降而開(kāi)裂，應(yīng)設(shè)沉降縫。在進(jìn)行水工隧洞襯砌計(jì)算之前，必須首先確定作用在隧洞襯砌上的荷載，并根據(jù)荷載特性，按不同的工作情況分別計(jì)算襯砌中的內(nèi)力。作用在襯砌上的力有：圍巖壓力、內(nèi)水壓力、外水壓力、襯砌自重。灌漿壓力、溫度作用和地震作用等，其中內(nèi)水壓力、襯砌自重容易確定，而其他壓力只能在一些假定的前提下進(jìn)行近似計(jì)算。（1）圍巖壓力 圍巖壓力也稱山巖壓力，是洞室開(kāi)挖后因圍巖變形或塌落作用在支護(hù)上的壓力。圍巖壓力主要有鉛直圍巖壓力和側(cè)向圍巖壓力。一般巖體中，作用在襯砌上的主要是鉛直圍巖壓力，側(cè)向圍巖壓力只在松軟破碎的巖層中考慮。 由塌落拱發(fā)法公式計(jì)算 式中：B—洞室開(kāi)挖寬度，m 巖石容重，kN/，為Ⅲ類圍巖為，取24 —巖石的堅(jiān)固系數(shù)，取為4 h—為塌落拱高度，m。經(jīng)計(jì)算得： = = 15 kN/（2） 圍巖的彈性抗力 圍巖的彈性抗力是襯砌受力朝向圍巖變形，圍巖對(duì)襯砌呈現(xiàn)的一種被動(dòng)抗力。 彈性抗力p可以近似的表示為與襯砌表面外法線的位移y成正比，即p=Ky,K為彈性抗力系數(shù)，與圍巖巖性及開(kāi)挖洞徑有關(guān)。在圓形有壓隧洞的襯砌計(jì)算中，常以開(kāi)挖半徑為1m的單位彈性抗力系數(shù)K0來(lái)表示圍巖的抗力特性。K0與K的關(guān)系為：K0 = K/100，為實(shí)際開(kāi)挖半徑，以cm計(jì)。查表取K0等于3.經(jīng)計(jì)算得： K = p = Ky =＝ kN/m（3）內(nèi)水壓力和外水壓力 內(nèi)水壓力是有壓隧洞的重要荷載，對(duì)于有壓的發(fā)電引水隧洞，起內(nèi)水壓力的控制值將是作用在襯砌上的全水頭與水擊壓力增值之和。由于是圓形有壓引水隧洞，故看作均勻內(nèi)水壓力。為了使計(jì)算簡(jiǎn)單，將有壓隧洞中的內(nèi)水壓力分解為兩部分：均勻內(nèi)水壓力和非均勻無(wú)水頭滿水壓力。內(nèi)水壓力水頭 ｈ= 正常蓄水位高程—洞頂高程＝25402455=85ｍ P = =1085 = 850 kN/m外水壓力水頭忽略不計(jì)，為０。 由以上綜述，運(yùn)用理正軟件進(jìn)行襯砌計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：計(jì)算過(guò)程和結(jié)果如下計(jì)算項(xiàng)目：理正隧道襯砌計(jì)算軟件 2計(jì)算時(shí)間：20130430 20:41:50**********************************************************************[ 計(jì)算簡(jiǎn)圖 ][ 計(jì)算條件 ][ 基本參數(shù) ] 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)： 水工砼規(guī)范SL/T19196 承載能力極限狀態(tài)： 正常使用極限狀態(tài)： 設(shè)計(jì)狀況系數(shù)： 襯砌斷面類型： 圓形 每段計(jì)算的分段數(shù)： 10 計(jì)算迭代次數(shù)： 10 抗力驗(yàn)證要求： 高[ 襯砌參數(shù) ] 半徑： (m) 襯砌厚度： (m) 圍巖彈抗系數(shù)： (MN/m3) 襯砌的彈性模量： (MPa)[ 荷載參數(shù) ] 底部山巖壓力(側(cè))： (kN/m) 底部山巖壓力(中)： (kN/m) 側(cè)向山巖壓力(上)： (kN/m) 側(cè)向山巖壓力(下)： (kN/m) 頂部山巖壓力(側(cè))： (kN/m) 頂部山巖壓力(中)： (kN/m) 內(nèi)水壓力水頭： (m) 外水壓力水頭： (m) 外水壓力折減系數(shù)： 頂拱灌漿壓力： (kPa) 頂拱灌漿壓力作用范圍角： (度) 其它段灌漿壓力： (kPa) 襯砌容重： (kN/m3)[ 荷載組合參數(shù) ] 編號(hào) 荷載名稱 是否計(jì)算 分項(xiàng)系數(shù) 1 襯砌自重 √ 2 頂巖壓力 √ 3 底巖壓力 √ 4 側(cè)巖壓力 √ 5 內(nèi)水壓力 √ 6 外水壓力 √ 7 頂部灌漿壓力 √ 8 其余灌漿壓力 √ 對(duì)稱配筋： 是 混凝土等級(jí)： C25 縱筋等級(jí)： Ⅱ級(jí)(fy=310MPa,fyk=335MPa) 拉結(jié)筋計(jì)算： 計(jì)算 拉結(jié)筋等級(jí)： Ⅰ級(jí)(fy=210MPa,fyk=235MPa) 拉結(jié)筋間距： 100(mm) 配筋計(jì)算as： 65(mm) 配筋調(diào)整系數(shù)： 裂縫計(jì)算： 計(jì)算 采用的荷載效應(yīng)組合： 短期效應(yīng)組合 最大裂縫寬度允許值： (mm) 單側(cè)擬采用縱筋直徑： 20(mm) 砼保護(hù)層厚度： 50(mm)[ 計(jì)算結(jié)果 ]注： 縱筋面積和配筋率結(jié)果中，如果出現(xiàn)紅色數(shù)字，%。[ 內(nèi)力配筋計(jì)算 ]計(jì)算結(jié)論:經(jīng)過(guò)3次計(jì)算,達(dá)到各點(diǎn)設(shè)定抗力條件和法向位移一致! 軸向力 剪力 彎矩 切向位移 法向位移 轉(zhuǎn)角 圍巖抗力 單側(cè)縱筋(配筋率) 拉結(jié)筋面積 截面驗(yàn)算 N Q M U V W As Av (kN) (kN) () (mm) (mm) (度) (kPa) (mm^2) (mm^2)底拱(從拱底向左等分10段): (底拱是指從底部到水平直徑最大處的一段圓弧。) 0 ( %) 滿足 1 ( %) 滿足 2 ( %) 滿足 3 ( %) 滿足 4 ( %) 滿足 5 ( %) 滿足 6 ( %) 滿足 7 ( %) 滿足 8 ( %) 滿足 9 ( %) 滿足10 ( %) 滿足頂拱(從拱腳向拱頂?shù)确?0段): 0