【正文】 ??? 鋼支撐提供的支護抗力 值2湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)26圖 混凝土支護抗力示意圖計算時可換算成相應的噴混凝土支護抗力，即 (411)???cosin2tsbFp?式中——每米隧道鋼材的當量面積，取 ；sF2m——鋼材的抗剪強度，一般取 （ 為鋼材的允許抗拉強度） ，也可t? 1tt???t用 ；st15?——鋼材剪切角，一般采用 。t??45t得 ???代入式（411）中，得 ?? 錨桿提供的支護抗力 值3錨桿受力破壞又兩種情況：1．錨桿體本身的強度不足而被拉斷。這種情況下錨桿提供的平均徑向支護抗力為39。3p (412)teFp???39。3湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)27式中——錨桿的斷面積；F——錨桿的抗拉強度；?——錨桿的縱向及橫向間距。te、則 639。????2．錨桿粘結破壞，即砂漿錨桿與孔壁之間粘結力不足而破壞。錨桿提供的平均徑向支護抗力 為3p (413)teSp??3式中——為錨桿抗拔力，即錨桿的錨固力；S——鉆孔直徑，在此設計中取 ；D10mD——錨固段長度；L——孔壁與注漿體之間的極限粘結強度，頁巖s? ??則 ???代入（413 ）式中，得 3..69Pa8p則取錨桿提供的平均徑向支護抗力為 。39。301M?39。31(cos))??????? 圍巖本身提供的支護抗力 值4p剪切滑移體滑動時，圍巖在滑面上的抗滑力，其水平方向的分力在剪切區(qū)高度上的抗滑力 為2b4p (414)bSbSpnn???si2cos239。39。4??式中——剪切滑移體長度；39。S湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)28????????1sintan)2(39。 ??erS??xp()???()39。 [e1]???——分別為沿滑移面的剪切應力和垂直于滑移面的正應力，它們按摩爾包n??、絡線為直線時的假定求出(見圖)： (415)???????????sin2co3131n由圖 可知 ?ta)(cos231n?將式(415)中的 值代入上式，得n? (416)??cosi1)ta(331 ???c圖 包絡線圖式中的 為圍巖物理力學指標，徑向主應力 值隨剪切滑移面上的位置而變化，?、c 3?難以確定，所以假定 等于各支護結構所提供的徑向支護抗力之和，即3? 39。339。239。13p???式中——噴混凝土層提供的徑向支護抗力39。1p39。??????湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)29——鋼支撐提供的徑向支護抗力39。2p 39。 oFpb??????——錨桿提供的徑向支護抗力39。3p39。??則 39。39。39。???將 值代入(416)式得3?1 (.43t)co347MPa??????將 代入 415 式中，3 .?????.????將以上數據代入(46)式中 4.????? ?將 代入式 414 中，得432 +.?? 最小支護抗力值按重力平衡條件求解。塑性區(qū)的巖體，隨塑性徑向位移增長而形成松散區(qū)。松散區(qū)的巖體由于重力作用而形成松散壓力，為保持坑道的穩(wěn)定，用支護力與它平衡(如圖)。當處于受力極限平衡狀態(tài)時，所求得的支護抗力即為 。minp當滑移體處于受力極限平衡狀態(tài)時湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)30圖 開挖支護后坑道受力示意圖 100mini )(12)(?????????????????bayRprparbhG則 ??????????????????1)1(2min ???baypp式中——為圍巖的重度，此處為 5 級圍巖，取 。? 39KN/m??——為初始應力，設處于均質巖體中，則y? ?????????????則 ()?? ?? ???? ????? ?? ??? ?? ?湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)31得： minp?即，設計支護滿足要求?？傻贸鰢鷰r條件下的初期支護，見下表表 初期支護參數表初期支護噴混凝土 鋼筋網 錨桿 工字鋼網格間距（cm)襯砌類型設置部位/厚度(cm) 環(huán) 縱設置部位長度（m) 類型間距(環(huán) 縱）（m) 規(guī)格 間距Ⅴ 拱墻；仰拱/25 2020；Φ6 拱墻 拱部 22 中空/邊墻 22 砂漿 Ι20a 型鋼 1（全環(huán)） Ⅴ級圍巖段二次襯砌計算說明 計算程序理正隧道襯砌計算軟件。 V 級圍巖二襯受力計算初支圍巖壓力分擔20%，二襯分擔80%， ，二襯分擔。 計算簡圖 計算簡圖1．基本參數規(guī)范標準： 砼規(guī)范GB500102022湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)32承載能力極限狀態(tài)_0： 襯砌斷面類型： 馬蹄形每段計算的分段數： 10計算迭代次數： 10抗力驗證要求： 高2．襯砌參數底拱半徑： (m)底拱半中心角： (度)底拱厚度： (m)側拱半徑： (m)側拱角度： (度)側拱厚度： (m)頂拱半中心角： (度)頂拱拱頂厚度： (m)底拱圍巖彈抗系數： (MN/m3)側拱圍巖彈抗系數： (MN/m3)頂拱圍巖彈抗系數： (MN/m3)襯砌的彈性模量： (MPa)3．荷載參數底部山巖壓力(側) ： (kN/m)底部山巖壓力(中) ： (kN/m)側向山巖壓力(上) ： (kN/m)側向山巖壓力(下) ： (kN/m)頂部山巖壓力(側) ： (kN/m)頂部山巖壓力(中) ： (kN/m)內水壓力水頭： (m)外水壓力水頭： (m)外水壓力折減系數： 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)4．荷載組合參數編號 荷載名稱 是否計算 分項系數 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)331 襯砌自重 √ 2 頂巖壓力 √ 3 底巖壓力 √ 4 側巖壓力 √ 5 內水壓力 √ 6 外水壓力 √ 7 頂部灌漿壓力 √ 8 其余灌漿壓力 √ 5．配筋參數對稱配筋： 是混凝土等級： C35縱筋等級： HRB335(fy=300MPa,fyk=335MPa)拉結筋計算： 計算拉結筋等級： HPB235(fy=210MPa,fyk=235MPa)拉結筋間距： 150(mm)配筋計算as ： 65(mm)配筋調整系數： 裂縫計算： 計算最大裂縫寬度允許值： (mm)單側擬采用縱筋直徑： 20(mm)砼保護層厚度： 50(mm)6．內力配筋計算計算結論:經過5次計算,達到各點設定抗力條件和法向位移一致。 內力及位移編號軸向力N(kN)剪力Q(kN)彎矩M()切向位移U(mm)法向位移V(mm)轉角W(度)圍巖抗力(kPa)單側縱筋As(mm2)箍筋面積Av(mm2)截面驗算0 滿足1 滿足2 滿足3 滿足4 滿足5 滿足湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)346 滿足7 滿足8 滿足9 滿足10 滿足注：底拱(從中心向左等分10 段) 內力及位移編號軸向力N(kN)剪力Q(kN)彎矩M()切向位移U(mm)法向位移V(mm)轉角W(度)圍巖抗力(kPa)單側縱筋As(mm2)箍筋面積Av(mm2)截面驗算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 滿足注：側拱(從下向上等分10段 ): 內力及位移編號軸向力N(kN)剪力Q(kN)彎矩M()切向位移U(mm)法向位移V(mm)轉角W(度)圍巖抗力(kPa)單側縱筋As(mm2)箍筋面積Av(mm2)截面驗算0 滿足1 滿足2 滿足3 滿足4 滿足湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)355 滿足6 滿足7 滿足8 滿足9 滿足10 滿足注：頂拱(從拱腳向拱頂等分 10段)７．抗裂計算 抗裂計算編號軸向力Nk(kN)彎矩Mk()單側縱筋As(mm2)縱筋直徑(mm)裂縫寬度Wmax（mm）拉筋應力stress(Mpa)0 28 0 01 28 0 02 28 0 03 28 0 04 28 0 05 28 0 06 28 0 07 28 0 08 28 0 09 28 010 28 注：底拱(從中心向左等分10 段) 抗裂計算編號軸向力Nk(kN)彎矩Mk()單側縱筋As(mm2)縱筋直徑(mm)裂縫寬度Wmax（mm）拉筋應力stress(Mpa)0 28 1 28 0 02 28 0 03 28 0 0湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)364 28 0 05 28 0 06 28 0 07 28 0 08 28 0 09 25040266 28 0 010 28 0 0注：側拱(從下向上等分10段 ) 抗裂計算編號軸向力Nk(kN)彎矩Mk()單側縱筋As(mm2)縱筋直徑(mm)裂縫寬度Wmax（mm）拉筋應力stress(Mpa)0 28 0 01 28 0 02 28 0 03 28 0 04 28 0 05 28 0 06 28 0 07 28 0 08 28 0 09 28 0 010 28 0 0注：頂拱(從中心向左等分10段) 8．滿足裂縫限制的配筋結果襯砌內側縱筋最大面積As= 2 ；外側縱筋最大面積A s1=；拉結筋最大面積Av= 。本設計中：二次襯砌采用45cm厚C35鋼筋混凝土，襯砌外側鋼筋N1 取Φ28@150 ，內側鋼筋N2取Ф28@150 ，縱向架立鋼筋 N3取Ф14@250，箍筋N4 取Ф10@250ⅹ150(環(huán)向縱向) 。截面尺寸(抗剪) 驗算：滿足。湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)37 變形圖（設計值）mm 變形圖（標準值） mm 軸力圖（設計值）kN 軸力圖（標準值）kN 彎矩圖（設計值） 彎矩圖（標準值）湖南科技大學本科生畢業(yè)設計(論文)38第五章 鉆孔爆破開挖設計