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1、目录一 基本资料1二 荷载确定12.1 围岩竖向均布压力12.2 围岩水平均布力2三 衬砌几何要素23.1衬砌几何尺寸23.2 半拱轴线长度S及分段轴长S23.3 割分块接缝重心几何要素3四 计算位移34.1 单位位移44.2 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移44.3 载位移单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移84.4 墙低（弹性地基上的刚性梁）位移12五 解力法方程13六 计算主动荷载和被动荷载（）分别产生的衬砌内力13七 最大抗力值的求解15八 计算衬砌总内力16九 衬砌截面强度检算（检算几个控制截面）169.1 拱顶（截面0）169.2 截面（7）189.3 墙低（截面8）偏心检查1
2、8十 内力图18一 基本资料 高速公路隧道，结构断面如图1所示，围岩级别为V级，容重，围岩的弹性抗力系数，衬砌材料C20混凝土，弹性模量，容重。 图1 衬砌结构断面二 荷载确定 2.1 围岩竖向均布压力： 式中：s围岩级别，此处s=5; 围岩容重，此处=18kN/； 跨度影响系数，=1+i(Bm-5)，毛洞跨度Bm=12.30m，Bm=515时，i=0.1，此处: =1+0.1（12.3-5）=1.73所以，有：考虑到初期之处承担大部分围岩压力，而二次衬砌一般作为安全储备，故对围岩压力进行折减，对于本隧道按照50%折减，即2.2 围岩水平均布力： e =0.4q=0.4112.104=44.8
3、416kPa三 衬砌几何要素3.1衬砌几何尺寸内轮廓半径 r1=5.7m，r2=8.2m；内径r1 、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角=90，=101.6；截面厚度d=0.45m。此处墙底截面为自内轮廓半径r2的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。外轮廓线半径：R1=5.7+0.45=6.15mR2=8.2+0.45=8.65m拱轴线半径：=5.7+0.50.45=5.925=8.2+0.50.45=8.425拱轴线各段圆弧中心角：=90 =11.63.2 半拱轴线长度S及分段轴长S分段轴线长度:半拱轴线长度为：S=S1+S2=9.30696+1.70
4、571=11.01268m将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：3.3 割分块接缝重心几何要素（1）与竖直轴夹角另一方面，角度闭合差=0。各接缝中心点坐标可由图1中直接量出。四 计算位移图2 衬砌结构计算图4.1 单位位移用辛普生法近似计算，按计算列表进行。单位位移的计算见表1单位位移计算如下：计算精度校核为：闭合差 4.2 载位移主动荷载在基本结构中引起的位移 （1）每一楔块上的作用力竖向力： 式中：bi衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由图2量得： 单位位移计算表 表1截面（）sincosx（m）y(m)d(m)0001000.450.00759 131.6872 0.0000 0.000
5、0 131.6872 113.311810.23030.97311.36680.16080.450.00759 131.6872 21.1753 3.4050 177.4428 226.623630.44810.8942.65320.63320.450.00759 131.6872 83.3844 52.7990 351.2549 339.935440.64190.76683.79891.38690.450.00759 131.6872 182.6370 253.2993 750.2606 453.247260.80120.59844.74362.38190.450.00759 131.687
6、2 313.6658 747.1207 1506.1396 566.559070.91750.39785.43713.56780.450.00759 131.6872 469.8337 1676.2728 2747.6276 679.870890.98440.17595.8294.88430.450.00759 131.6872 643.2000 3141.5818 4559.6690 792.238280.9992-0.03915.91956.25110.450.00759 131.6872 823.1901 5145.8438 6923.9113 8101.60.9796-0.20115.
7、74867.61790.450.00759 131.6872 1003.1802 7642.1268 9780.1745 0.06834 1185.1852 3540.2667 18662.4491 26928.1676 注：1. I截面惯性矩，2.不考虑轴力的影响自重力：式中：di接缝i的衬砌截面厚度，本设计为等厚度衬砌； 作用在各楔体上的力均列入表2，各集中力均通过相应的图形的行心。（2）外荷载在基本结构中产生的内力。楔体上各集中力对下一接缝的力臂由图2中量得，分别记为内力按照下式计算（见图3）。弯矩：轴力：式中： 图3 内力计算图示 载位移计算表 表3截面sincos（Q+G)Esina
8、(Q+G）cosaE00.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10.2303 0.9731 173.2527 7.2105 39.9001 7.0166 32.8835 20.4481 0.8940 337.4923 28.8421 151.2303 25.7849 125.4454 30.6419 0.7668 485.9588 63.9934 311.9369 49.0702 262.8668 40.8012 0.5984 609.6391 110.4135 488.4428 66.0714 422.3714 50.9175 0.3
9、978 704.0266 165.8467 645.9444 65.9738 579.9706 60.9844 0.1759 764.6148 227.1362 752.6868 39.9532 712.7336 70.9992 -0.0391 788.0181 290.6812 787.3877 -11.3656 798.7533 80.9796 -0.2011 803.5405 353.3249 787.1483 -71.0536 858.2019 载位移的计算表 表2截面集中力力臂xy-x -y QGE0000000000000000 - 1158.8626 14.2477 7.2105
10、 0.6533 0.6734 0.3015 -103.7849 -9.5944 -2.1740 0.0000 0.0000 0.6834 0.0402 0.0000 0.0000 -115.5533 2149.8494 14.2477 21.6316 0.5729 0.6332 0.4422 -85.8487 -9.0216 -9.5655 173.1102 7.2105 1.2864 0.4724 -222.6890 -3.4063 -446.0844 3134.0764 14.2477 35.1513 0.4523 0.5528 0.5628 -60.6427 -7.8761 -19.78
11、32 337.2073 28.8421 1.1457 0.7538 -386.3384 -21.7412 -942.4660 4109.2902 14.2477 46.4200 0.3116 0.4422 0.6533 -34.0548 -6.3003 -30.3262 485.5313 63.9934 0.9447 0.9950 -458.6815 -63.6735 -1535.5022 579.9974 14.2477 55.4332 0.1508 0.3116 0.7035 -12.0636 -4.4396 -38.9972 609.0692 110.4135 0.6935 1.1859
12、 -422.3895 -130.9393 -2144.3315 646.1981 14.2477 61.2895 0.0201 0.1608 0.7236 -0.9286 -2.2910 -44.3491 703.3142 165.8467 0.3920 1.3166 -275.6992 -218.3537 -2685.9531 79.0132 14.2477 63.5450 -0.1809 0.0101 0.7035 1.6305 -0.1439 -44.7039 763.7600 227.1362 0.0904 1.3668 -69.0439 -310.4497 -3108.6640 81.1323 14.2477 62.6437 -0.2211 -0.0603 0.6533 0.2503 0.8591 -40.9251 787.0208 290.6812 -0.1608
