【正文】 C1 D1 ? =0 — — ? =4? — ? =2? — ? =34? — ? =? — 第 31 頁，共 50 頁 第 32 頁，共 50 頁 表 77 無水頭洞內(nèi)滿水壓力作用下的內(nèi)力計算 系數(shù)表 第 33 頁，共 50 頁 然后按 照不同工況進 行疊加求配筋 f ’，按下面的 式子進行。 3）無水頭滿水作用時，水壓力徑向作用與襯砌上， 其值由 0（頂拱）起增加到 2wir?（洞底），可按下面的公式進行計算： 2 222 22()wiwM r A B nN r C D n???? （ ） 式中： w? —— 水的容重， kN/m3； ir —— 襯砌的內(nèi)半徑， m； A B C D2為系數(shù)，見表 77；其余符號的意義相同。 第 29 頁，共 50 頁 2）襯砌自重作用下 ,假定襯砌為等厚度，其設(shè)計值作用于各斷面上的內(nèi)力，可由下面的公式計算： 2 1111()M gr A B nN gr C D n?? （ ） 第 30 頁，共 50 頁 式中： g—— 單位面積的襯砌自重， kPa； A B C D1 為系數(shù)，見表 75；其余符號的意義同前。 ? 式中， f —— 鋼筋斷面面積， m2； p —— 內(nèi)水壓力， MPa； ir —— 隧洞內(nèi)半徑， ； er —— 隧洞外半徑， ~ 或 ； 0K —— 彈性抗力系數(shù)， 30 4/K kN cm? ； t — — 襯砌外半徑與內(nèi)半徑之比， /eit r r? ； []g? —— 鋼筋的允許應(yīng)力設(shè)計值， []g? = /ydf ? ， d? 為結(jié)構(gòu)系數(shù)，取 ，故[]g? = /ydf ? =310/=； 第 27 頁，共 50 頁 gE—— 鋼筋的彈性模量， ?105MPa； 代入計算，計算成果見表 72 表 72 內(nèi)水壓力作用下配筋斷面面積表 計算點 (樁號 ) p Eh t m （ 10— 5m） f（ mm2） 選取 實際面積 0+ 3238 ф 36?4 4072 0+ 8054 ф 36?8 8143 0+ 8269 ф 36?9 9161 0+ 8457 ф 36?9 9161 0+ 9252 ф 36?2 +ф 40?6 9576 0+ 9362 ф 36?2 +ф 40?6 9576 . 2 其它荷載作用下的配筋 計算包括以下荷載作用： 1）鉛直圍巖壓力作用 下的內(nèi)力計算： ? ?? ?3(1 )(1 )210 .0 6 4 1 6eeeeM q rr A B CnN q r D F G nrrnEJr r Kb?????? ? ? ?? ? ? ????? （ ） 式中： M—— 計算截面的彎矩， kN ?m； N—— 計算截面上的軸力， kN； q—— 鉛直圍巖壓力強度， kPa； re—— 襯砌的外半徑， m； r—— 襯砌的平均半徑， m； K—— 圍巖的彈性抗力系數(shù)， kN/m3； E—— 襯砌材料的彈性模量， kPa； J—— 計算斷面的慣性矩， m4； b—— 計算寬度，取 b=1m； 第 28 頁，共 50 頁 A、 B、 C、 D、 F、 G 為系數(shù)，與 ? 有關(guān)，由表 73 查用。 第 26 頁，共 50 頁 考慮彈性抗力時的配筋設(shè)計 內(nèi)水壓力作用下的配筋計算 采用對稱配筋，鋼筋的斷面面積 f 按下式計算： 01iiggiggeerp r K mEfr mErr??????????????????? ???????? （ ） 其中，39。此外，在洞身和進口、漸變段等接頭處可能產(chǎn)生較大位移的地段也需要設(shè)置橫向沉陷縫，縫內(nèi)設(shè)止水。 3）沉陷縫 隧洞穿越斷裂破碎帶和軟弱夾層地帶時，襯砌需要加厚。圍巖條件好時，間距取稍小值，圍巖條件差時可以選取較大值。 2）伸縮縫 為防止混凝土因干縮和溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，沿洞軸線應(yīng)設(shè)置 橫向 伸縮縫。橫向施工縫間距由澆筑能力決定，縱向施工縫根據(jù)澆筑能力，設(shè)在頂拱、邊墻及底版分界處或者內(nèi)力比較小的部位。混凝土襯砌采用 C25，壓力鋼管段采用 C15；鋼筋采用 II 級鋼；結(jié)構(gòu)系數(shù) d? =，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 0? =，設(shè)計狀況系數(shù) ? 持久狀況取 ，短暫狀況取 ，偶然狀況取。 第 25 頁，共 50 頁 第 7 章 混凝土襯砌以及配筋 鋼筋混凝土襯砌設(shè)計 基本設(shè)計資料 按構(gòu)造要求，初步設(shè)計鋼筋混凝土襯砌厚度為 70cm。 5）漸變段設(shè)計。也可設(shè)置波紋管補償器，并采取相應(yīng)的防滲措施。 2）橫向施工縫由混凝土澆筑能力決定，擬訂為 8m；縱向施工縫根據(jù)澆筑能力，設(shè)在頂拱、側(cè)墻以及底版分界處或者內(nèi)力比較小的部位，對施工縫需要進行鑿毛處理或者設(shè)置插筋以加強其整體 性，縫內(nèi)可設(shè)鍵槽，必要時還應(yīng)設(shè)止水或者接縫處理。 第 24 頁，共 50 頁 (5) 對一般施工縫，縱向鋼筋要求穿過縫；對永久伸縮縫，縱向鋼筋不穿過縫。但對伸縮縫，縫內(nèi)要用充填嵌縫材料充填。每一澆筑段設(shè)一施工縫，縫內(nèi)只設(shè)止水帶。只在地質(zhì)條件突變的洞段、地質(zhì)條件較差有嚴格要求的洞段、襯砌形式改變的洞段才設(shè)置伸縮縫。 二次支護結(jié)構(gòu)細部結(jié)構(gòu)設(shè)計 細部結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 (1) 襯砌段長，一般根據(jù)澆筑能力和溫度收縮等因素分析確定，底拱、邊頂拱的環(huán)向縫不得錯開。 第 23 頁，共 50 頁 表 67 荷 載 組 合 表 荷 載 組 合 垂直圍巖壓力 側(cè)向圍 巖壓力 襯砌 自重 內(nèi)水 壓力 外水均 勻壓力 外水非 均勻壓力 灌漿 壓力 彈性 抗力 地 震 基本 正常運行工況 ? ? ? ? ? 非常運行工況 ? ? ? ? ? ? ? ? 特殊 檢修工況 ? ? ? ? ? 施工期 ? ? ? ? 二次支護結(jié)構(gòu)計算原 則及方法 本隧洞采用采用組合式支護，即外層初期錨噴掛網(wǎng)支護，內(nèi)層鋼筋混凝土二次支護。 (4) 考慮圍巖抗力時，可少計或不計側(cè)向圍巖壓力，不計底拱的反壓力。 (2) 灌漿壓力與外水壓力不要疊加。一般估算的圍巖壓力不一定十分準確，尤其是側(cè)向圍巖壓力的準確性就更差一些，這時宜不計側(cè)向壓力。 范圍之外的襯砌變形指向圍巖，作用有彈性抗力，其分布規(guī)律為： 第 22 頁，共 50 頁 22c o s 242sin c o s2aabKKK K K??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ????? ? ? ? ??當(dāng) 時 ，當(dāng) 時 ， () 式中： aK? 、 bK? 分別為 ?= /2? 和 ?=? 處襯砌受到的彈性抗 力， ?為以隧洞圓心為圓心，自隧洞頂拱頂端逆時針旋轉(zhuǎn)到計算斷面所成的夾角。當(dāng)襯砌向內(nèi)變形時，不產(chǎn)生彈性抗力，只有襯砌向外變形時，才產(chǎn)生彈性抗力，其值為： P=K? () 式中： P —— 地層彈性抗力， kN/m2； K —— 地層彈性抗力系數(shù)， kN/m3； ? —— 襯砌向外變位值， m。固結(jié) (或回填 )灌漿壓力一般為 ~，當(dāng)回填灌漿壓力與圍巖壓力不同時考慮。本地區(qū)地震基本烈度按 級考慮，因地震而引起的隧洞附加荷載為： (1) 附加山巖壓力 0112Rc C R PRP K C T? ???? ? ?? () (2) 地震 水壓力 (水平橫向作用 ) 計算點 (樁號 ) ?? Sx e Sy q 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 0+ 第 21 頁，共 50 頁 02 CgPKP C T????— () (3) 襯砌自重慣性力 Pg=Kc?c () 上 三式 中： KC —— 地震系數(shù) ,查表取 KC =1/40； ?R —— 巖石重度，取平均值 ； CP —— 地震縱波在巖石里的傳播速度，粗略取 2021m/s； T0 —— 地震波的周期，取 1s； ?C —— 襯砌重度， ； R? —— 巖石泊松比， R? =； ? —— 水重度， 10℃時為 。 內(nèi)水壓力按隧洞分段計算成果見 表 63（按設(shè)計水位計算）。 表 61 普氏理論法計算圍巖壓力成果表 計算點 (樁號 ) ? k? h q （ KPa） e1 （ KPa） e2 （ KPa） f m 0+ 65 2 0+ 60 0+ 65 2 0+ 65 2 0+ 60 0+ 60 第 20 頁，共 50 頁 表 62 圍巖壓力系數(shù)法計算圍巖壓力成果表 內(nèi)水壓力 水 荷載是水工隧 洞的主要荷 載。 設(shè)計荷載確定及荷載組合 設(shè)計荷載確定 圍巖壓力 考慮把巖體作為主要承載結(jié)構(gòu)，對開挖后的孔口周邊應(yīng)力進行分析，必要時進行加固處理，即在未支護前，可按下式估算垂直圍巖壓力： q=(~)?B () 取系數(shù) 計算，有 q= kN/m2。 對 III 類圍巖段，采用系統(tǒng)錨桿加固。 由于引水隧洞為十分第 18 頁，共 50 頁 重要的水工建筑物，建筑物等級為 2 級，應(yīng)采用全襯砌方式進行支護。一般，圍巖的自然特征劃分為整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)及散體結(jié)構(gòu)，根據(jù)圍巖的特征及其隧洞的作用選用加固形式。在各類圍巖中詳細地描述了該類圍巖的巖體特征、結(jié)構(gòu)面及其組合狀態(tài)、地下水狀態(tài)及毛洞自穩(wěn)能力等。 由于本隧洞前110m 處于 zbd、 zbdn1 接觸帶假整合面，圍巖穩(wěn)定性較差外，其余地段圍巖完整，穩(wěn)定性較好。對圍巖的加固，一般應(yīng)遵循下列原則和基本假定： (1) 一切加固圍巖的工程措施，都是為了加固不良圍巖、維持圍巖穩(wěn)定； (2) 應(yīng)當(dāng)把所采取的工程措施 (如支護、襯砌等 )與圍巖視為統(tǒng)一的復(fù)合體，即考慮支護和襯砌與圍巖的共同作用； (3) 在支護、襯砌與圍巖的復(fù)合體中，圍巖應(yīng)當(dāng)是承受荷載 (如內(nèi)、外水壓力等 )的主體，因此 ，應(yīng)最大限度的利用圍巖，充分發(fā)揮圍巖的作用； (4) 為了節(jié)約投資，加快水工隧洞的建設(shè)速度，應(yīng)當(dāng)盡量地把加固圍巖所采取的措施壓縮到最小的限度以內(nèi)，并充分發(fā)揮其作用； (5) 以充分考慮圍巖承載能力的基礎(chǔ)上，應(yīng)因地制宜地采用相應(yīng)的加固措施，以維持圍巖的穩(wěn)定性； (6) 考慮到水工隧洞的特點，加固措施還應(yīng)滿足水流摩阻小、水量滲漏損失少的原則；襯砌采用混凝土或鋼筋混凝土襯砌時，按限裂寬度為 進行限制； (7) 內(nèi)水外滲將危及圍巖、山坡及臨近建筑物的安全時，應(yīng)結(jié)合巖體覆蓋厚度、圍巖條件，綜合分析選用 堵 (如襯砌、灌漿 )、截 (如設(shè)置防滲帷幕 )、排 (如排水孔、排水廊道 )等措施，以改善加固結(jié)構(gòu)與圍巖的工作條件； (8) 對于水工隧洞的設(shè)計，應(yīng)當(dāng)做到勘測、設(shè)計、施工及監(jiān)測緊密結(jié)合。 第 17 頁，共 50 頁 第 6 章 隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計 原則及假定 隧洞的開挖，使得原始應(yīng)力場重新分布，在孔口周邊產(chǎn)生了應(yīng)力集中。 此處用一般常用的方法計算與通氣相關(guān)的數(shù)據(jù)： 最大需氣量 1) 我國一些明流隧洞的觀測資料經(jīng)驗公式： ( )aw? （ ） 取 wQ 為單機引 用流量計算， wQ =，則 aQ =~2) DL/T 503995 推薦公式： VWA? () 取 Vw=， A=*aQ = m3/s 初步設(shè)計取 aQ =15 m3/s。這里所談的通氣問題與摻氣減蝕所談的通氣問題不同。 根據(jù)以上所述及計算可得水錘壓力 情況見表 52 表 52 水錘計算成果表 / 水錘類型 水錘壓力變化 備注 正水錘 極限水錘 ? 由 1→ 0 負水錘 極限水錘 — ? 由 1→