级围岩二衬结构计算模板.doc

第三章 二次衬砌内力计算

高速公路隧道设计速度80km/h, 结构断面如附图2-4所表示。 围岩容重γ=3, 荷载按松散压力65%计算。 围岩弹性抗力系数K=×105kN/m3,衬砌材料为C25混凝土, 弹性模量Eh=×107kPa,容重γh=23kN/m3。 C25混凝土极限抗压强度为Ra=×104kPa,极限抗拉强度Rl=×103kPa。
附图2-4

（1-21）, 围岩竖向均布压力:

式中: s-------围岩等级, 此处s=5;
γ-------围岩容重, 此处γ=;
ω-------跨度影响系数, ω=1+i(lm-5),毛洞跨度lm=+2×
=,, lm=5~15m时, i=,此处ω=1+×（-5）=
所以, 有:
又由: 荷载按松散压力65%计算
所以 q=×65%=
此处超挖回填层重忽略不计。
:
。


内轮廓线半径r1=,r2=;
拱顶截面厚度d0=;
墙底截面厚度dn=;
拱轴线半径:



分段轴线长度:

半拱轴线长度为:
将半拱轴线等分为8段, 每段轴长为:
（截面）中心几何要素
(1)和竖直轴夹角αi



其次,
角度闭合差Δ≈0。
(2)接缝中心点坐标能够计算, 当然, 也可在附图2-5上直接量出xi、 yi。 以后计算中, 只取四位小数。 在此量取坐标为:








附图2-5
计算位移
单位位移
用辛普生法近似计算,按计算列表进行。 单位位移计算见附表2-4
单位位移值计算以下:
δ11=0sM1EhIds≈ΔSEhΣ1I=/(×107) ×=×10-5
δ12 =0sM1∙M2EhIds≈ΔSEhΣyI=/(×107)×=×10-4
δ22 =0sM22EhIds≈ΔSEhΣy2I=/(×107)×=×10-4
计算精度校核为:
δ11+2δ12+δ22=（++）×10-4=×10-4
δss=ΔSEhΣ(1+y)2I=/(×107)× =×10-4
闭合差Δ≈0
附表2-4
注:
I--截面惯性矩, I=bd3/12,b取单位长度;
不考虑轴力影响。
载位移——主动荷载在基础结构中引发位移
每一楔块上作用力
竖向力: Qi=qbi
式中: bi——衬砌外缘相邻两截面之间水平投影长度, 由附图2-5量得:
b1=,b2=,b3=,b4=,b5=,b6=,b7=
bi==B2=(校核)
水平压力:
Ei=ehi
式中:hi——衬砌外缘相邻两截面之间竖直投影长度, 由附图2-5量得:
h1=,h2=,h3=,h4=,h5=,h6=,h7=,h8=
hi=≈H=(校核)
自重力:
Gi=S×γh
式中: Si——衬砌横断面上分块后对应每一块面积。 经过CAD软件能够量取得到。
作用在各楔块上力均列入表2-5, 各集中力均经过对应图形形心。
外荷载在基础结构中产生内力
楔块上各集中力对下一接缝力臂由附表2-5量得, 分别记为aq,ae,ag