【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 04）：，，m。將數(shù)據(jù)代入上述公式，得：。（2）IV級(jí)圍巖圍巖壓力計(jì)算當(dāng)隧道深埋時(shí)，主要的圍巖壓力為松動(dòng)壓力和形變壓力。查得計(jì)算參數(shù)：kN/m3，m，S=4垂直均布?jí)毫? 式中q為垂直均布?jí)毫Γ╧N/m2），γ為圍巖重度（kN/m3）， h為坍落拱高度（m），按式取。MPae== 錨噴支護(hù)的計(jì)算與設(shè)計(jì) 計(jì)算，及設(shè)計(jì)過程中為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將隧道看成是圓形洞室，當(dāng)采用點(diǎn)式錨桿可看成錨桿兩端有集中力，由此在洞壁上產(chǎn)生的支護(hù)附加抗力，而在錨桿內(nèi)邊分布力為，其中為錨桿內(nèi)端半徑。 隧道錨桿簡(jiǎn)化分布計(jì)算圖平衡方程及塑性方程為： （） （）式中：、分別為加錨后的、值，一般可取=、由和錨桿抗剪力折算而得： （）由平衡方程及塑性方程兩式得： （）由 （）： （）令錨桿內(nèi)端點(diǎn)的徑向應(yīng)力為，并位于塑性區(qū)內(nèi)，則彈塑性區(qū)內(nèi)，則彈塑性界面上有： （）式中：為有錨桿時(shí)的塑性區(qū)的半徑。由此得： （）此外，考慮錨桿內(nèi)端分布力，則有： （）、： （）當(dāng)錨桿內(nèi)端位于塑性區(qū)之內(nèi)，且在松動(dòng)區(qū)之外時(shí)，有錨桿時(shí)的最大松動(dòng)半徑為： （）當(dāng)錨桿內(nèi)端位于松動(dòng)區(qū)時(shí)則有： （）有錨桿時(shí)洞壁位移： （） （）對(duì)于點(diǎn)錨式錨桿，可按錨桿與圍巖的共同變形理論獲得錨桿的軸力與內(nèi)外位移： （） （） （）式中：；；；由于錨桿是集中荷載，其圍巖變位實(shí)際上是不均勻的，在加錨桿的洞壁處位移量最小，如果錨桿設(shè)有托板，則錨端還會(huì)有局部承壓變形，因此在計(jì)算錨桿拉力時(shí)應(yīng)乘以一個(gè)小于1的安全系數(shù)，即： （）其中k與巖質(zhì)和錨桿間距有關(guān)，巖質(zhì)差時(shí)取。 加錨區(qū)與非加錨區(qū)洞壁圍巖位移比較由Q即能算出，即： （）式中：e、i分別為錨桿的橫向和縱向間距。當(dāng)錨桿有預(yù)拉力作用時(shí)，則： （）顯然，上述式子要求錨桿拉力小于錨桿錨固力。計(jì)算時(shí)，需要通過試算求出、及，并按下式求出洞壁位移： （）及錨桿拉力： （）全長(zhǎng)粘結(jié)式錨桿通過砂漿對(duì)錨桿的剪力傳遞而使錨桿處于受拉狀態(tài)?，F(xiàn)在來求對(duì)于一般圍巖可以認(rèn)為錨桿與圍巖具有共同的位移，而略去圍巖與錨桿間的相對(duì)變形，顯然，錨桿軸力沿全長(zhǎng)是不均勻的，錨桿中存在一中性點(diǎn)，該點(diǎn)的剪應(yīng)力為零，兩端錨桿受有不同方向的剪力，中性點(diǎn)上錨桿拉應(yīng)力即軸力最大，在錨桿兩端為零。： 錨桿內(nèi)力及位移分布考慮錨桿上任意一點(diǎn)的位移為： （）當(dāng) （）當(dāng) （）當(dāng) （）當(dāng) （）式中：為錨桿最大軸力出的半徑，此處剪力為零。由此計(jì)算得錨桿最大軸力為： （）為簡(jiǎn)化計(jì)算可用等效力來代替，由此可將按兩種錨桿軸力圖的面積等效，求得： （）由此得： （） V級(jí)圍巖段錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，V級(jí)圍巖壓力MPa,考慮到在初期支護(hù)時(shí)會(huì)遇到各種偶然的因素，如地震的影響，溫差的變化，雨季時(shí)水的影響等，并根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004），MPa。，設(shè)計(jì)時(shí)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將隧道看成圓形洞室，根據(jù)隧道內(nèi)輪廓和建筑限界，設(shè)m，m，m錨桿的間距m，m錨桿的直徑采用，m2彈性模量MPa，抗拉強(qiáng)度MPa，抗剪強(qiáng)度MPa，安全系數(shù)k=,噴層混凝土采用，,彈性模量MPa，所以m，有錨桿時(shí)的隧道位移m。（2）計(jì)算， ： ： 將，,代入通過Excel表格試算得：，將帶入，的表達(dá)式反求出。洞壁位移為：（3）錨桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算為讓錨桿充分發(fā)揮作用，應(yīng)使錨桿應(yīng)力盡量接近錨桿的抗拉強(qiáng)度，并有一定的安全系數(shù)。 （）錨桿的抗拉安全系數(shù)應(yīng)在1~。 （滿足要求）按本法計(jì)算，錨桿有一個(gè)最佳長(zhǎng)度，在這一長(zhǎng)度時(shí)將使噴層受力最小。為防止錨桿和圍巖一起塌落，錨桿的長(zhǎng)度必須大于松動(dòng)區(qū)厚度，而且有一定的安全度，即要求：。 （）代入數(shù)據(jù)得： （滿足要求）錨桿間距e，i應(yīng)滿足下列要求：， （） （滿足要求）此條件能保持錨桿有一定的實(shí)際的加固區(qū)厚度，并防止錨桿間的圍巖發(fā)生塌落，此外的合理選擇還應(yīng)使噴層具有適當(dāng)?shù)暮穸?，這樣才能發(fā)揮噴層作用。（4）噴層的設(shè)計(jì)與計(jì)算噴層除作為結(jié)構(gòu)要起到承載作用外，還要求向圍巖提供足夠的反力，以維持圍巖的穩(wěn)定性，為了驗(yàn)證圍巖的穩(wěn)定，需要計(jì)算最小的抗力以及圍巖的穩(wěn)定性安全系數(shù)，松動(dòng)區(qū)內(nèi)滑體的重力為： （）又有： （）代入（）得: （）要求的值應(yīng)在2~。 （滿足要求）作為噴層的強(qiáng)度校核，要求噴層內(nèi)壁切向應(yīng)力小于噴層混泥土抗壓強(qiáng)度，按厚壁筒理論有： （）式中：；為噴層混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為噴射混凝土內(nèi)壁半徑。（滿足要求）噴層厚度t： ()式中：。m即，cm25cm。 （滿足要求） IV級(jí)圍巖段錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)（1） 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定IV級(jí)圍巖壓力，考慮到在初期支護(hù)時(shí)會(huì)遇到各種偶然的因素，如地震的影響，溫差的變化，雨季時(shí)水的影響等，取：2，并根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）。=，設(shè)計(jì)時(shí)為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將隧道看成圓形洞室，根據(jù)隧道內(nèi)輪廓和建筑限界，設(shè)，錨桿的間距m，m錨桿的直徑采用，m2，彈性模量MPa，抗拉強(qiáng)度MPa，抗剪強(qiáng)度MPa，安全系數(shù)k=，噴層混凝土采用，彈性模量，,抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值無錨桿時(shí)的圍巖，有錨桿時(shí)的隧道位移m。（2）計(jì)算， ：：代入?yún)?shù)，通過試算得：，將帶入，的表達(dá)式反求出。洞壁位移為：（3）錨桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算為讓錨桿充分發(fā)揮作用，應(yīng)使錨桿應(yīng)力盡量接近錨桿的抗拉強(qiáng)度，并有一定的系數(shù)。 （）錨桿的抗拉安全系數(shù)應(yīng)在1~。 （滿足要求）按本法計(jì)算，錨桿有一個(gè)最佳長(zhǎng)度，在這一長(zhǎng)度時(shí)將使噴層受力最小。為防止錨桿和圍巖一起塌落，錨桿的長(zhǎng)度必須大于松動(dòng)區(qū)厚度，而且有一定的安全度，即要求：。 （）代入數(shù)據(jù)得： （滿足要求）錨桿間距e，i應(yīng)滿足下列要求：， （） （滿足要求）此條件能保持錨桿有一定的實(shí)際的加固區(qū)厚度，并防止錨桿間的圍巖發(fā)生塌落，此外的合理選擇還應(yīng)使噴層具有適當(dāng)?shù)暮穸?，這樣才能發(fā)揮噴層作用。（4）噴層的設(shè)計(jì)與計(jì)算噴層除作為結(jié)構(gòu)要起到承載作用外，還要求向圍巖提供足夠的反力，以維持圍巖的穩(wěn)定性，為了驗(yàn)證圍巖的穩(wěn)定，需要計(jì)算最小的抗力以及圍巖的穩(wěn)定性安全系數(shù)，松動(dòng)區(qū)內(nèi)滑體的重力為：通過試算得：要求的值應(yīng)在2~。 （滿足要求）作為噴層的強(qiáng)度校核，要求噴層內(nèi)壁切向應(yīng)力小于噴層混泥土抗壓強(qiáng)度。按厚壁筒理論有：式中：；為噴層混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；為噴射混凝土內(nèi)壁半徑。（滿足要求）噴層厚度t：。即， （滿足要求） 構(gòu)造要求該隧道錨桿設(shè)計(jì)采用全長(zhǎng)粘結(jié)型錨桿，沿隧道開挖輪廓線徑向布置，設(shè)計(jì)為按梅花型方式布置?？紤]該隧道為高速公路隧道，隧道圍巖地質(zhì)條件和施工條件，按《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D702004）設(shè)計(jì)噴射混凝土內(nèi)布置鋼筋網(wǎng)。由于本隧道的圍巖分級(jí)為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)。考慮到Ⅴ級(jí)圍巖破碎成洞條件差。 初期支護(hù)參數(shù)表項(xiàng) 目單位圍巖級(jí)別ⅤⅣ噴射混凝土C20混凝土cm2515徑向錨桿直 徑mmφ22φ22長(zhǎng) 度cm400300錨桿布置cm100100120120鋼筋網(wǎng)直 徑mmφ8φ8鋼筋布置cm20202020鋼拱架類 型I18間 距cm80第五章 二襯設(shè)計(jì)計(jì)算隧道二次襯砌的設(shè)計(jì)與內(nèi)力采用理正隧道襯砌計(jì)算軟件計(jì)算，利用程序計(jì)算結(jié)果進(jìn)行配筋計(jì)算及驗(yàn)算。隧道二襯按曲墻式襯砌進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程及結(jié)果如下。 Ⅴ級(jí)圍巖二襯受力計(jì)算與配筋設(shè)計(jì)。 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： 三心圓拱形(地鐵) 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) ] 底部半寬： (m) 底拱半徑： (m) 底拱半中心角： (度) 底拱厚度： (m) 側(cè)墻高度： (m) 側(cè)墻厚度： (m) 頂拱半徑： (m) 頂拱厚度： (m) 底拱圍巖彈抗系數(shù)： (MN/m3) 側(cè)墻圍巖彈抗系數(shù)： (MN/m3) 頂拱圍巖彈抗系數(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) 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 〤 4 側(cè)巖壓力 √ [ 配筋參數(shù) ] 對(duì)稱配筋： 是 混凝土等級(jí)： C25 縱筋等級(jí)：