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正文內(nèi)容

高速鐵路隧道修建技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-08-27 05:48 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 驗(yàn)算。(2)、最大負(fù)彎矩裂縫檢算因?yàn)椋核圆恍枰M(jìn)行裂縫驗(yàn)算。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)的有關(guān)規(guī)定:鋼筋混凝土矩形截面的偏心構(gòu)件(),其截面強(qiáng)度檢算應(yīng)按照以下公式進(jìn)行:其中:K-安全系數(shù),按規(guī)范有關(guān)規(guī)定采用;-混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度;—鋼筋的抗拉或抗壓計(jì)算強(qiáng)度;-受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積;在本設(shè)計(jì)中,以上參數(shù)的取值為:(1)最大正彎矩K=,=, =520MPa,b=1000mm,代入計(jì)算有:左邊右邊滿足要求!(2)最大負(fù)彎矩相關(guān)參數(shù)如下:K=,=, =520MPa,b=1000mm 帶入計(jì)算有:左邊〈右邊滿足要求!對于本設(shè)計(jì)的襯砌配筋就按以上計(jì)算的選取,對稱配筋每側(cè)鋼筋為5Φ20。 Ⅳ級(jí)圍巖隧道洞身設(shè)計(jì)及配筋根據(jù)分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結(jié)合工程地質(zhì)條件最終選定里程為SDK1+390處的斷面作為Ⅳ級(jí)圍巖計(jì)算截面,隧道開挖寬度B=,高度Ht=,地下水位靠近拱頂?!惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算圍巖松動(dòng)壓力的統(tǒng)計(jì)公式。式中,hq——等效荷載高度值;s——圍巖級(jí)別,如Ⅲ級(jí)圍巖,則s=3;γ——圍巖容重,kN/m3;ω——寬度影響系數(shù),且;B——坑道的寬度,m ;i——以B=5m為基準(zhǔn),B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率,當(dāng)B<5m時(shí),取i=,B>5m時(shí),取i=。等效荷載高度值hq=,H1=,屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 拱頂處 仰拱處 采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載分析并計(jì)算結(jié)果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖45 變形圖圖46 彎矩圖圖47 軸力圖 配筋計(jì)算及檢算根據(jù)內(nèi)力圖知道:最大正彎矩為M=181820Nm;軸力為N=1713800N。最大負(fù)彎矩為M=138710Nm;軸力為N=1513900N;襯砌單元截面為bh=1000mm500mm,考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數(shù),對隧道襯砌取=,襯砌混凝土等級(jí)為C35,混凝土彎曲抗壓強(qiáng)=,鋼筋采用HRB400,抗拉、抗壓強(qiáng)度=360MPa,=。取=35mm,則=465mm。1.結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計(jì)算:矩形截面的配筋計(jì)算:M=181820Nm N=1713800N初始偏心距e0: ;所以要考慮附加偏心矩的影響,故取此時(shí)的初始偏心矩為:;大小偏心距的判別:按《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)有: 所以按小偏心計(jì)算。由于N=1713800N〈故可不按離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)混凝土先壓壞情況驗(yàn)算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點(diǎn)——補(bǔ)充如下方程:=; ?。? 1017; 非少筋。非超筋。滿足要求!2.結(jié)構(gòu)承受最大負(fù)彎矩的配筋計(jì)算:矩形截面的配筋計(jì)算:M=138710Nm N=1513900N 初始偏心距e0: ;所以要考慮附加偏心矩的影響,故取此時(shí)的初始偏心矩為:; 大小偏心距的判別: 按《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)有: 所以按小偏心計(jì)算。此時(shí)離縱向力較遠(yuǎn)的一側(cè)鋼筋?。河捎贜=1513900N〈故可不按離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)混凝土先壓壞情況驗(yàn)算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點(diǎn)——補(bǔ)充如下方程:=; ?。? 1017; 非少筋。非超筋。滿足要求!以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負(fù)彎矩的配筋計(jì)算,但對于一個(gè)就要承受最大正彎矩又要承受最大負(fù)彎矩的構(gòu)件來說,它的上緣筋就應(yīng)該是其承受最大負(fù)彎矩時(shí)的受拉筋,同樣,它的下緣筋就應(yīng)該是其承受最大正彎矩時(shí)的受拉筋。根據(jù)上面的計(jì)算可以得知:對于本設(shè)計(jì)襯砌的配筋應(yīng)該是:4Φ18 非少筋。非超筋。驗(yàn)算合格!二.襯砌安全性評價(jià):1.抗壓強(qiáng)度檢算:根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)的規(guī)定:混凝土矩形截面軸心和偏心受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度應(yīng)按照以下公式進(jìn)行:其中:-混凝土的抗壓極限強(qiáng)度; K-安全系數(shù); B—截面寬度; H—截面厚度; φ—構(gòu)件縱向彎曲系數(shù); α—軸向力的偏心影響系數(shù);由于,不需要檢算抗壓強(qiáng)度,只要檢算抗拉強(qiáng)度和裂縫。:(1)最大正彎矩裂縫檢算因?yàn)椋核圆恍枰M(jìn)行裂縫驗(yàn)算。(2) 最大負(fù)彎矩裂縫檢算因?yàn)椋核圆恍枰M(jìn)行裂縫驗(yàn)算。3 截面強(qiáng)度檢算根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)的有關(guān)規(guī)定:鋼筋混凝土矩形截面的偏心構(gòu)件(),其截面強(qiáng)度檢算應(yīng)按照以下公式進(jìn)行:其中:K-安全系數(shù),按規(guī)范有關(guān)規(guī)定采用;-混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度;—鋼筋的抗拉或抗壓計(jì)算強(qiáng)度;-受拉和受壓區(qū)鋼筋的截面面積;在本設(shè)計(jì)中,以上參數(shù)的取值為:(1)最大正彎矩K=,=, =520MPa,b=1000mm, x=。代入計(jì)算有:左邊右邊滿足要求?。?)最大負(fù)彎矩相關(guān)參數(shù)如下:K=,=, =520MPa,b=1000mm , x=帶入計(jì)算有:左邊〈右邊滿足要求!對于本設(shè)計(jì)的襯砌配筋就按以上計(jì)算的選取對稱配筋每側(cè)鋼筋為4Φ18。Ⅲ級(jí)圍巖隧道洞身設(shè)計(jì)及配筋根據(jù)分析隧道平面圖、隧道縱斷面圖、隧道橫斷面圖并結(jié)合工程地質(zhì)條件最終選定里程為SDK1+490處的斷面作為Ⅲ級(jí)圍巖計(jì)算截面,隧道開挖寬度B=,高度Ht=,埋深108m,地下水位靠近拱頂?!惰F路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算圍巖松動(dòng)壓力的統(tǒng)計(jì)公式。式中,hq——等效荷載高度值;s——圍巖級(jí)別,如Ⅲ級(jí)圍巖,則s=3;γ——圍巖容重,kN/m3;ω——寬度影響系數(shù),且;B——坑道的寬度,m ;i——以B=5m為基準(zhǔn),B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率,當(dāng)B<5m時(shí),取i=,B>5m時(shí),取i=。等效荷載高度值hq=,H1=108m時(shí),屬于深埋條件。垂直荷載 水平荷載 考慮水壓力的作用后水平荷載 拱頂處 仰拱處 采用ANSYS結(jié)構(gòu)分析軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行荷載分析并計(jì)算結(jié)果得隧道斷面的變形圖、軸力圖、彎矩圖。圖48 變形圖圖49 彎矩圖圖410 軸力圖根據(jù)內(nèi)力圖知道:最大正彎矩為M=84835Nm;軸力為N=1004300N。最大負(fù)彎矩為 M=50400Nm;軸力為N=1087000N;襯砌單元截面為bh=1000mm450mm,考慮撓度影響的軸向力偏心距增大系數(shù),對隧道襯砌取=,襯砌混凝土等級(jí)為C35,混凝土彎曲抗壓強(qiáng)=,鋼筋采用HRB400,抗拉、抗壓強(qiáng)度=360MPa,=。取=35mm,則=415mm。1.結(jié)構(gòu)承受最大正彎矩的配筋計(jì)算:矩形截面的配筋計(jì)算:M=84835Nm N=1004300N初始偏心距e0: ;所以要考慮附加偏心矩的影響,故取此時(shí)的初始偏心矩為:; 大小偏心距的判別: 按《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)有: 所以按小偏心計(jì)算。此時(shí)離縱向力較遠(yuǎn)的一側(cè)鋼筋取:由于N=1004300N〈故可不按離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)混凝土先壓壞情況驗(yàn)算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點(diǎn)——補(bǔ)充如下方程:=;取:4 1017;非少筋。非超筋。滿足要求!2.結(jié)構(gòu)承受最大負(fù)彎矩的配筋計(jì)算:矩形截面的配筋計(jì)算:M=50400Nm N=1087000N 初始偏心距e0: ;所以要考慮附加偏心矩的影響,故取此時(shí)的初始偏心矩為:; 大小偏心距的判別: 按《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2001)有: 所以按小偏心計(jì)算。此時(shí)離縱向力較遠(yuǎn)的一側(cè)鋼筋?。河捎贜=1087000N〈故可不按離軸向力較遠(yuǎn)一側(cè)混凝土先壓壞情況驗(yàn)算面積選 為充分發(fā)揮混凝土的受壓特點(diǎn)——補(bǔ)充如下方程:=;?。? 1017; 非少筋。非超筋。滿足要求!以上是隧道襯砌的最大正彎矩和最大負(fù)彎矩的配筋計(jì)算,但對于一個(gè)就要承受最大正彎矩又要承受最大負(fù)彎矩的構(gòu)件來說,它
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