【正文】 形心。 27 （ 2）外載荷在基本結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的內(nèi)力 軸力 : ，計算結(jié)果如表 3 所示。 表 2 載位移 計算表 表 3 載位移 計算表 （ 3） 主動荷載位移 28 主動荷載位移： 閉合差 載位移 單位彈性抗力引起的位移 （ 1）各接縫處的抗力強度 在這里不考慮摩擦力引起的位移。 假設(shè)抗力的上零點位于 第 4 截面上 ， 即位于位置， 最大抗力位于第 6 截面， 抗力的下零點位 于墻腳，即第 8 截面處。 最大抗力值以上各截面抗力強度按下式計算 ： 于是可知 ： ， ， ， 29 最大抗力值以下各截面抗力強度按下式計算： ，其中 所考察截面外緣點 到 h 點的垂直距離， 墻腳外緣點到 h 點的垂直 距離，為簡化計算，上述均將外緣簡化為軸線。 ， ，因此 ， ，按比例繪制于輪廓線上。 （ 2） 各楔塊上抗力集中力 可按下式近似計算 ， 弧長 采用軸線弧長。 ，作用位置可由下圖近似求出。 ， ，于是可知 ， 抗力作用合力位置距接縫中心點的力臂為： ，則： ，則： 對應(yīng)的 抗力與坐標軸的夾角則采用該位置處 的徑向方向。 （ 3）抗力的水平和豎直分量 （ 4） 計算單位抗力在基 本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力 彎矩： 軸力： 計算見表 7。 確定 力臂 有 2 種方法：一是直接在 CAD 圖上進行測量；二是通過幾何關(guān)系 來計算， 這里采用第 2 種方式。 30 （ 5）單位抗力產(chǎn)生的載位移 計算見表 8。 校核為： 閉合差 墻底（彈性地基上的剛性梁） 位移 31 單位彎矩作用下的轉(zhuǎn)角： 主動荷載作用下的轉(zhuǎn)角： 單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下的轉(zhuǎn)角： 解力法方程 襯砌矢高： 計算力法方程的系數(shù)為： 以上將單位抗力 產(chǎn)生的位移乘以 即為彈性抗力引起的位移。 求解方程： 顯然可知： ， ， 可將上述結(jié)果代入原方程，進行校核。 32 計算主動和被動荷載 分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力 計算公式為： 計算結(jié)果見 表 9。 最大抗力值的求解 首先求出最大抗力方向向內(nèi)的位移 33 于是： 上式單位為 kPa， 力矩的單位為 kNm，力的單位為 kN， 長度單位為 m 計算襯砌總內(nèi)力 按下式計算襯砌總內(nèi)力。 計算過程列于表 12 中。 襯砌截面強度驗算 34 檢算幾個控制截面 拱頂 （截面 0） （可滿足要求） ，可得： （可） 式中： 混凝土極限抗 壓強度，取 截面 8 d/6= 綜上，驗算滿足強度要求。 內(nèi)力圖 11 36 .18312 37 .78112 21 .31411 34 .84995 5. 71 283 1. 50 167 8. 10 857 0. 24 853 1. 47 683 .6 2312 .2 631 81 .6774 22 .2036 98 .21883 5. 67 68 07 .3675 49 .1850 .0 15 配筋計算 經(jīng)過計算，可知中墻頂部為最不利位置，沿隧道縱向取 1m 的計算單元，彎矩最大為 ，軸力為 ，以此截面為控制截面進行配筋，為簡便計算，可以對稱配筋。 彎 矩 設(shè) 計 值 mKNM ???? 9 6 8 . 8 4 0 48 0 7 . 3 6 ， 軸 力 設(shè) 計 值35 KNN 1 3 6 3 . 4 1 9 61 1 3 6 . 1 8 ??? 截面長度： L= 高度： mmahh s 450505000 ????? 計算長度： ml 60? 偏心距： mmNMe 71110001363. 4196968. 84040 ???? 附加偏心矩： mmea 20? （ 20mm 和 1/30 偏心方向截面尺寸中較大值） 初始偏心矩： =20+711=731mm 偏心距增大系數(shù)： ???? hoeo? ，所以取 ?? ???? hlo? 所以構(gòu)件長細比對截面曲率影響的系 ?? 則偏心矩增大系數(shù)： 0 0 6 6450/7311 4 0 011/1 4 0 011221200???????????????????? ???hlhe i 179。 731179。 450 按大偏心受壓構(gòu)件進行計算 731179。 +500/2－ 50=936mm 取 ?? b?? 則受壓區(qū)鋼筋面積： ? ?? ?? ?? ? 050450280 1 . 59361 3 6 3 4 2 0239。039。2039。??? ?????????????ssdbbcdss ahfbhfNeA ?? 2m i n39。 6 0 0 05006 0 0 mmbhA s ????? ? 采用 20Φ 20， sA =6248 2mm 36 .528050060 0062 48 ?????? sdcds ffbhA? ，非超筋，滿足要求。 37 附錄 湖南工業(yè)大學 課程設(shè)計任務(wù)書 2021 —2021 學年第 1 學期 包裝土木 學院（系、部） 土木工程 專業(yè) 10 班級 課程名稱： 隧道工程 設(shè)計題目： 某隧道工程洞門設(shè)計 完成期限：自 2021 年 12 月 17 日至 2021 年 12 月 21 日共 1 周 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù) 某高速公路隧道位于南方丘陵地帶，埋深最大為 100m，洞身采用復合式襯砌，圍巖級別從洞口到洞身中部由 V 級圍巖變?yōu)?III 級圍巖，根據(jù)該隧道說明及圖件，進行洞門或洞身支護設(shè)計。 二、設(shè)計任務(wù) 洞門設(shè)計選擇洞門形式，洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、洞門平面圖和縱斷面圖 三、設(shè)計工作量 1）洞門形式選擇 洞門設(shè)計計算：計算書 洞門結(jié)構(gòu)圖：平面圖、典型縱剖面圖（墻式洞門至少 3 個、明洞式洞門至少 2 個） 洞門排水初步設(shè)計：排水設(shè)計圖（平面圖 和縱剖面圖各 1 幅） 進 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 洞門形式確定 洞門設(shè)計計算 繪圖 編制計算書 主 要 參 考 資 料 （ 1）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTG D702021）； （ 2）《隧道工程》 陳秋南 機械工業(yè)出版社； （ 3）《隧道結(jié)構(gòu)力學計算》 夏永旭 人民交通出版社 （ 4）《公路隧道設(shè)計細則》（ JTG/T D702021） 指導教師 （簽字）： 年 月 日 系 （ 教 研 室） 主任 （ 簽字）： 年 月 日 38 湖南工業(yè)大學 課程設(shè)計任務(wù)書 2021 —2021 學年第 1 學期 包裝土木 學院（系、部） 土木工程 專業(yè) 道橋 1001 班級 課程名稱： 隧道工程 設(shè)計題目： 某隧道工程洞身支護設(shè)計 完成期限：自 2021 年 12 月 17 日至 2021 年 12 月 21 日共 1 周 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù) 某高速公路隧道位于南方丘陵地帶，埋深最大為 100m，洞身采用復合式襯砌，圍巖級別從洞口到洞身中部由 V 級圍巖變?yōu)?III 級圍巖。根據(jù)該隧道說明及圖件，進行洞身支護設(shè)計。 二、設(shè)計任務(wù) 洞身初期支護和二襯設(shè)計 三、 設(shè)計工作量 輔助施工、初期支護設(shè)計：輔助措施、初期支護橫剖面和縱剖面圖 二襯設(shè)計計算：計算書、襯砌內(nèi)力圖（彎矩和軸力） 二襯配筋計算：配筋設(shè)計計算書和設(shè)計圖 進 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 洞身內(nèi)輪廓線確定 初期支護設(shè)計和二襯計算 繪圖 編制計算書 主 要 參 考 資 料 （ 1）《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTG D702021）； （ 2）《隧道工程》 陳秋南 機械工 業(yè)出版社； （ 3）《隧道結(jié)構(gòu)力學計算》 夏永旭 人民交通出版社 （ 4）《公路隧道設(shè)計細則》（ JTG/T D702021） 指導教師 （簽字）： 年 月 日 系 （ 教 研 室） 主任 （ 簽字）： 年 月 日 39 致謝詞 本設(shè)計的完成是在我們的唐老師的細心指導下進行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。在此向唐老師表示衷心地感謝！老師嚴謹?shù)闹螌W 態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責任心都將使學生受益終生！ 還要感謝和我一起設(shè)計的幾位同學，是你們在我平時設(shè)計中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題，并將設(shè)計順利地進行下去，在此表示深深的謝意！