【正文】 ： 長柱受偏心力作用時(shí)的側(cè)向變形μ較大，二階彎矩影響已不可忽視，因此，實(shí)際偏心距是隨荷載的增大而非線性增加，構(gòu)件控制截面最終仍然是由于截面中材料達(dá)到其強(qiáng)度極限而破壞，屬材料破壞。 隨著荷載的增大，當(dāng)短柱達(dá)到極限承載能力時(shí)，柱的截面由于材料達(dá)到其極限強(qiáng)度而破壞。 ： 偏心受壓短柱中，雖然偏心力作用將產(chǎn)生一定的側(cè)向變形，但其μ值很小，一般可忽略不計(jì)。由于二階彎矩的影響，將造成偏心受壓構(gòu)件不用的破壞形式。μ隨著荷載的增大而不斷加大，因而彎矩的增大也越來越快。而對長細(xì)比較大的長柱，由于側(cè)向變形的影響，各截面所受的彎矩不再是，而變成（圖63），y為構(gòu)件任意點(diǎn)水平側(cè)向變形。 偏心受壓構(gòu)件的破壞分析鋼筋混凝土受壓構(gòu)件在承受偏心力作用后，將產(chǎn)生縱向彎曲變形，即會產(chǎn)生側(cè)向變形（變位）。圖中曲線上的任一點(diǎn)d的坐標(biāo)就代表截面強(qiáng)度的一種M和N的組合。由曲線走向可以看出，在小偏心受壓情況下，隨著軸向壓力的增大，截面所能承擔(dān)的彎矩反而降低。此時(shí)，偏心受壓構(gòu)件承受的彎矩M最大。隨著軸向壓力N的增大，截面能承擔(dān)的彎矩也相應(yīng)提高。對于偏心受壓短柱，由其截面承載力的計(jì)算分析可以得到圖62所示的偏心受壓構(gòu)件MN相關(guān)曲線圖。 ——相對界限受壓區(qū)高度。 大小偏心受壓的界限當(dāng)時(shí)，截面為大偏心受壓破壞；當(dāng)時(shí)，截面為小偏心受壓破壞。中和軸距受拉鋼筋很近，鋼筋中的拉應(yīng)力很小，達(dá)不到屈服強(qiáng)度。于是，盡管仍是全截面受壓，但遠(yuǎn)離縱向力N一側(cè)的鋼筋將由于混凝土的應(yīng)變達(dá)到極限壓應(yīng)變而屈服，但靠近縱向力N一側(cè)的鋼筋的應(yīng)力有可能達(dá)不到屈服強(qiáng)度。2） 縱向偏心距很小，但是離縱向壓力較遠(yuǎn)一側(cè)鋼筋數(shù)量少為靠近縱向力N一側(cè)鋼筋較多時(shí)，則截面的實(shí)際重心軸就不在混凝土截面形心軸00處（圖61c）而向右便宜至11軸。 a) b) c)圖61 小偏心受壓短柱截面受力的幾種情況a）截面大部分受壓的應(yīng)力圖；b）截面全部受壓的應(yīng)力圖；c）太小時(shí)的應(yīng)力圖 1） 當(dāng)縱向偏心壓力偏心距很小時(shí)，構(gòu)件截面將全部受壓，中和軸位于截面以外（圖61b）。當(dāng)靠近N一側(cè)的混凝土壓應(yīng)變達(dá)到其極限壓應(yīng)變時(shí)，壓區(qū)邊緣混凝土壓碎，同時(shí)，該側(cè)的受壓鋼筋也達(dá)到屈服；但是，破壞時(shí)另一側(cè)的混凝土和鋼筋的應(yīng)力都很小，在臨近破壞時(shí)，受拉一側(cè)才出現(xiàn)短而小的裂縫。短柱受力后，截面全部受壓，其中，靠近偏心壓力N的一側(cè)（鋼筋為）受到的壓應(yīng)力較大，另一側(cè)（鋼筋為）壓應(yīng)力較小。臨近破壞時(shí)有明顯的預(yù)兆，裂縫顯著開展，構(gòu)件的承載能力取決于受拉鋼筋的強(qiáng)度和數(shù)量。中和軸向受壓邊移動，受壓區(qū)混凝土壓應(yīng)變迅速增長，最后，受壓區(qū)鋼筋屈服，混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變而壓碎。短柱受力后，截面靠近偏心壓力N的一側(cè)（鋼筋為）受壓，另一側(cè)（鋼筋為）受拉。 （a） （b） （c） （d） 偏心受力構(gòu)件受力形態(tài) 偏心受壓構(gòu)件的破環(huán)形態(tài)鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件隨著偏心距的大小及縱向鋼筋情況不同，有以下兩種破壞形態(tài)。第六章 二次襯砌計(jì)算 偏心受壓構(gòu)件 偏心受壓構(gòu)件是指縱向力N作用線偏離構(gòu)件軸線或同時(shí)作用軸力及彎矩的構(gòu)件，（a）、（b）（c）、（d）。）65744567 （MPa）89圍巖變形模量E （MPa）10泊松比μ11 （MPa）1213安全系數(shù)K14彈性模量（MPa）15錨桿橫截面面積（）16隧道寬度B（m）17隧道高度H（m）18外輪廓半徑（m）19錨桿內(nèi)端半徑（m）20 （m）21 （MPa/m）2223 的計(jì)算1圍巖級別sIIIII2（MPa） 的計(jì)算1圍巖級別sIIIII2彈性模量（MPa）28000280003泊松比45外輪廓半徑 （m）6內(nèi)輪廓半徑 （m）7 (MPa/m) 8 (MPa) 值試算123456（假定值） （m）7（計(jì)算值） （m）8兩者差值：09相對誤差率：%010判斷是否符合要求符合假定符合假定注： 錨桿設(shè)計(jì)與計(jì)算1圍巖級別sIIIII2345 6789注： 噴層的設(shè)計(jì)與計(jì)算1圍巖級別sIIIII2圍巖重度γ（KN/m179。的計(jì)算1圍巖級別sIIIII2計(jì)算Q39。 其它圍巖段，即II、III 段圍巖錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算 圍巖參數(shù)設(shè)計(jì)取值圍巖級別sⅢⅡ初始應(yīng)力（MPa)22粘聚力c（MPa）內(nèi)摩擦角ψ（。： （）式中 根據(jù)《錨桿配設(shè)砼支護(hù)技術(shù)規(guī)范》~。 作為作為噴層的強(qiáng)度校核，要求噴層內(nèi)壁切向應(yīng)力小于噴層混凝土抗壓強(qiáng)度，按壁厚筒理論有： （）式中： 噴層混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值； 噴層混凝土內(nèi)壁半徑。 4. 噴層除作為結(jié)構(gòu)起到承重作用外，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)算最小抗力以及圍巖穩(wěn)定性安全系數(shù)。為防止錨桿和圍巖一起坍落，錨桿的長度必須大于松動區(qū)的厚度，而且有一定的安全度，即要求： ； （）代入數(shù)據(jù)得： （） ,滿足要求； 3. 錨桿間距應(yīng)滿足下列要求： （）代入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，得： ，（滿足要求）； （） ，（滿足要求）。 1. 為了錨桿充分發(fā)揮作用，應(yīng)使錨桿應(yīng)力盡量接近錨桿的抗拉強(qiáng)度，并有一定的長度。 IV級圍巖段錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定由上節(jié)可知，IV級圍巖壓力，考慮到在初期支護(hù)時(shí)會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，設(shè)計(jì)時(shí)為了簡化計(jì)算，將隧道看成圓形洞室，又根據(jù)隧道內(nèi)輪廓和建筑界限，設(shè)，根據(jù)《錨桿噴射砼支護(hù)技術(shù)》和《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范2001》，其它設(shè)計(jì)參數(shù)取值列表如下： 圍巖參數(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)取值1初始應(yīng)力P（MPa)2粘聚力c（MPa）3內(nèi)摩擦角δ（0）304變形模量E（MPa)5泊松比μ6圍巖重度γ（）217隧道寬度B（m）8隧道高度（m）9外輪廓半徑 （m）10內(nèi)輪廓半徑（m）11襯砌厚度d（m） 錨桿參數(shù)序號設(shè)計(jì)參數(shù)內(nèi)容取值1錨桿的設(shè)計(jì)長度（m）2錨桿內(nèi)端半徑（m）3錨桿間距設(shè)計(jì)（mm）4錨桿間距設(shè)計(jì)或（m）5錨桿半徑φ（m）6單根錨桿橫截面面積（）7彈性模量（MPa）8抗拉強(qiáng)度（Mpa）2589抗剪強(qiáng)度（Mpa）31510安全系數(shù)K 混凝土參數(shù)序號參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容取值1泊松比2彈性模量（MPa）3抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）114無錨桿時(shí)圍巖位移（m）5說明：V級圍巖IIV圍巖6有錨桿時(shí)圍巖位移（m） 計(jì)算、 主要是通過用分別表示、然后通過試算，從而反代入求得、。與相差不大，原則上由實(shí)測值確定也可按經(jīng)驗(yàn)確定，相應(yīng)于某種施工方法有一大致的值。錨固區(qū)的c、ψ值可取，而 （）式中 ——錨桿抗剪強(qiáng)度。按經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算用的E值可為實(shí)測值的（～）倍；c值為實(shí)測值的（～）倍；ψ值可與實(shí)測值相近。 要求：t噴層的設(shè)計(jì)厚度。則有， （） 式中 ，其中為噴層混凝土內(nèi)壁半徑； ——噴層混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。作為噴層的強(qiáng)度校核，要求噴層內(nèi)壁切向應(yīng)力小于噴層混凝土抗壓強(qiáng)度。2. 噴射混凝土層的設(shè)計(jì)與計(jì)算 噴層除作為結(jié)構(gòu)起到承重作用外，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)算最小抗力以及圍巖的穩(wěn)定性安全系數(shù)。 按本法計(jì)算，錨桿有一個(gè)最佳長度，這一長度時(shí)將使噴層受力最小。當(dāng)錨桿有預(yù)拉應(yīng)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。 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，則錨端還會有局部承壓變形，因此在計(jì)算錨桿軸力時(shí)應(yīng)乘以一個(gè)小于1的安全系數(shù)，即 （）式中 k與巖質(zhì)和錨桿間距有關(guān)，巖石好可取1。錨桿內(nèi)端位移； 錨固前洞壁位移值。錨桿外端位移； u39。由此得 （） 此外，由式（）并考慮錨桿內(nèi)段的分布力，則 （）按式（）與式（）得有錨桿的塑性區(qū)半徑為： ()當(dāng)錨桿內(nèi)端位于塑性區(qū)之內(nèi)時(shí)，并且在松動區(qū)之外時(shí)，有錨桿時(shí)的最大松動區(qū)半徑為 () 當(dāng)錨桿內(nèi)端位于松動區(qū)時(shí)，則有 () 有錨桿時(shí)的洞壁位移及圍巖位移位移為 （） 式中 M——彈塑性邊界上應(yīng)力差。 端頭錨固型錨桿產(chǎn)生附加抗力簡圖平衡方程級索性方程為 （） （）式中：——加錨后圍巖的c值； ——加錨后圍巖的值。由表45得。3） IV級圍巖壓力的確定 由于埋深要求符合表44要求，所以淺埋采用考慮兩側(cè)巖體挾持作用時(shí)的計(jì)算方法。2） III級圍巖壓力的確定已知：，=20GPa，=。1) II級圍巖壓力的確定已知：，=，=20GPa，=。 表46 各類巖體的θ值 圍巖級別IIIIIIIVVVI7870～7860～7050～6040～5030～40(～)(～)(～)若水平側(cè)壓力按均勻分布，則 （）式中 h——地面到洞底巖體高度。可以推導(dǎo)出圍巖豎向均布壓力為 （） （） （）式中 B——坑道寬度； ——洞頂巖體高度； ——圍巖的摩擦角； θ——頂板土體兩側(cè)摩擦角； λ——側(cè)壓力系數(shù)； α——地面與水平面的夾