附录七隧洞衬砌计算通用程序

水工隧洞设计规范(试行)SD134—84

说明第一章总则第二章基本资料第三章隧洞布置第四章横断面形状及尺寸第五章水力设计第六章混凝土和钢筋混凝土衬砌第七章不衬砌与喷锚隧洞第八章灌浆、防渗和排水第九章观测、运行和维修附录一* 围岩分类表附录二高流速防蚀设计问题附录三* 外水荷载折减系数值选用表附录四圆形有压隧洞衬砌静力计算方法附录五圆拱直墙式隧洞衬砌静力计算方法附录六马蹄形隧洞衬砌静力计算方法附录七隧洞衬砌计算通用程序附录八* 喷锚衬砌设计方法附录九混凝土衬砌裂缝及其防止措施打印刷新水工隧洞设计规（试行）SD134—84组织编写部门：水利电力部水利水电规划主编部门：水利电力部勘测批准部门：中华人民国水利电力部试行日期：1985年5月1日中华人民国水利电力部关于试行《水工隧洞设计规》SD134—84的通知(84)水电水规字第141号根据国家计委关于修订设计规的要求，我部委托水利电力部勘测会同有关设计、科研和高等院校等9个单位修编了《水工隧洞设计规》SD134—84，经审定现批准该规颁布试行。

于此同时停止使用1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规》。

各单位在试行过程中，如有意见，请告水利电力部勘测和水利电力部水利水电规划。

1985年3月12日说明水利电力部规划设计管理局(79)水电规水字第7号文下达勘测主持对水利电力部1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规》进行修订工作。

根据国家建委(80)建发设字第8号文颁发的“工程建设标准规的管理办法”的有关规定精神，以1966年暂行规为基础，结合我国近年水工隧洞建设经验，搜集并借鉴国外先进技术。

在广泛调查研究、专题总结的基础上，先后提出了规讨论稿、初稿以及送审稿，召开了多次讨论会，最后由水利水电规划审定，报水利电力部批准，现颁发试行。

参加本规编写的单位及各单位的主要人员为：主编单位：水电部勘测——段乐斋、黄孟良、俊芳参加编制单位：水电部西北勘测——欣先水电部东北勘测——长海水电部勘测——治水电部勘测——夏广逊省水电勘测——马耀堂水利水电科学研究院——有天清华大学水利系——受天陕西机械学院水利系——戴振霖在本规的编修过程中，得到了许多单位和专家的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料、意见和具体建议，特致以意。

【精品】理正岩土隧道衬砌说明

理正岩土隧道衬砌说明理正岩土隧道衬砌说明第一章功能概述理正岩土隧道衬砌计算软件采用衬砌的边值问题及数值解法：将衬砌结构的计算化为非线性常微分方程组的边值问题，采用初参数数值解法，并结合水工隧洞的洞型和荷载特点，以计算水工隧洞衬砌在各主动荷载及其组合作用下的内力、位移及抗力分布。

无须假定衬砌上的抗力分布，程序经迭代计算自动得出。

一、衬砌断面类型：⑴圆形⑵拱形⑶圆拱直墙形⑷圆拱直墙形⑸圆拱直墙形⑹马蹄形⑺马蹄形⑻马蹄形⑼高壁拱⑽渐变段⑾矩形⑿圆拱直墙形⒀直墙三心圆拱形⒁三心圆拱形二、支座类型⑴固定⑵简支⑶弹性三、荷载情况⑴围岩压力⑵自重⑶灌浆压力⑷外水压力⑸内水压力四、输出的结果计算书及图形结果：⑴轴力图⑵剪力图⑶弯矩图⑷变形图⑸切向位移图⑹法向位移图⑺转角位移图⑻抗力分布图等第二章快速操作指南操作流程水工隧洞衬砌分析软件的操作流程如图，每一步骤都有相对应的菜单操作。

图操作流程快速操作指南选择工作路径设置工作路径，既可以调入已有的工作目录，也可在输入框中键入新的工作目录，后面操作中生成的所有文件均保存在设置的工作目录下。

图指定工作路径注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。

进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。

增加计算项目点击【工程操作】菜单中的【增加项目】菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。

图工程操作界面编辑原始数据图数据交互对话框注意： 1. 集中的参数交互界面，即把几乎所有的参数置于一个界面上，操作简单，大大提高了人机交互的效率，这是理正岩土系列软件的一个共性特征。

2. 同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息，方便用户理解参数的意义。

当前项目计算在数据交互对话框中设置好各项参数，点击【计算】按钮来进行当前题目的计算；或者单击[辅助功能]菜单的“计算”。

计算结果查询图计算结果查询界面计算结果查询界面分为左右两个窗口，左侧窗口用于查询图形结果，右侧窗口用于查询文字结果。

隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法)

1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。

二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。

1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。

隧道中部地势较高。

隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。

由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。

隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。

主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。

1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。

由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。

东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。

全年分早季和雨季。

夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。

《隧道衬砌计算》课件

用户可以通过ANSYS进行建模、加载、求解和后处理，获取衬砌结构的应力、应变和位移等分析结果。
离散元分析软件3D-σ
离散元分析软件3D-σ 是一款专门用于岩土工程分析的软件。
该软件基于离散元法，能够模拟岩土材料的离散特性，适用于隧道衬砌与围岩相互
作用的分析。
3D-σ提供了丰富的颗粒模型和接触模型，可以模拟衬砌结构的变形和破坏过程。
通过3D-σ软件，用户可以方便地进行隧道衬砌的稳定性分析、位移场和应力场计算
等。
隧道设计软件理正岩土系列
隧道设计软件理正岩土系列是一款专门针对隧道设计开发的软件。
理正岩土系列提供了简便的操作界面和丰富的设计工具，可以帮助设计师
快速完成隧道衬砌的计算和设计。
该软件集成了衬砌计算、围岩支护、断面设计等功能，适用于隧道施工前的设计阶段。
01 有限元法是将衬砌结构离散化为有限个小的单元，通过求解这些单元的力学行为来得到整体结构的受力状态。
02 有限元法具有适应性强、计算精度高的优点，可以处理复杂的形状和边界条件。
02 有限元法需要较大的计算资源和时间，对于大规模的衬砌结构计算可能存在效率问题。
边界元法
边界元法是一种基于边界积分方程的数值方法，用于求解衬砌结构的受力行为。
计算结果
根据实际施工条件，对衬砌结构进行了优化设计，提高了水工隧道的稳定性和安全性。
04
隧道衬砌计算软件介绍
有限元分析软件ANSYS
有限元分析软件ANSYS是一款功能强大的工程分析软件，广泛应用于隧道
衬砌计算。
ANSYS提供了丰富的单元库和材料模型，适用于各种类型的衬砌结构和材
料。
该软件基于有限元法，可以对复杂的结构进行离散化，并利用数学方法求解结构的内力和变形。

理正岩土隧道衬砌说明

理正岩土隧道衬砌说明第一章功能概述理正岩土隧道衬砌计算软件采用衬砌的边值问题及数值解法：将衬砌结构的计算化为非线性常微分方程组的边值问题，采用初参数数值解法，并结合水工隧洞的洞型和荷载特点，以计算水工隧洞衬砌在各主动荷载及其组合作用下的内力、位移及抗力分布。

无须假定衬砌上的抗力分布，程序经迭代计算自动得出。

一、衬砌断面类型：⑴圆形⑵拱形⑶圆拱直墙形⑷圆拱直墙形⑸圆拱直墙形⑹马蹄形⑺马蹄形⑻马蹄形⑼高壁拱⑽渐变段⑾矩形⑿圆拱直墙形⒀直墙三心圆拱形⒁三心圆拱形二、支座类型⑴固定⑵简支⑶弹性三、荷载情况⑴围岩压力⑵自重⑶灌浆压力⑷外水压力⑸内水压力四、输出的结果计算书及图形结果：⑴轴力图⑵剪力图⑶弯矩图⑷变形图⑸切向位移图⑹法向位移图⑺转角位移图⑻抗力分布图等第二章快速操作指南操作流程水工隧洞衬砌分析软件的操作流程如图，每一步骤都有相对应的菜单操作。

图操作流程快速操作指南选择工作路径设置工作路径，既可以调入已有的工作目录，也可在输入框中键入新的工作目录，后面操作中生成的所有文件均保存在设置的工作目录下。

图指定工作路径注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。

进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。

增加计算项目点击【工程操作】菜单中的【增加项目】菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。

图工程操作界面编辑原始数据图数据交互对话框注意： 1. 集中的参数交互界面，即把几乎所有的参数置于一个界面上，操作简单，大大提高了人机交互的效率，这是理正岩土系列软件的一个共性特征。

2. 同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息，方便用户理解参数的意义。

当前项目计算在数据交互对话框中设置好各项参数，点击【计算】按钮来进行当前题目的计算；或者单击[辅助功能]菜单的“计算”。

计算结果查询图计算结果查询界面计算结果查询界面分为左右两个窗口，左侧窗口用于查询图形结果，右侧窗口用于查询文字结果。

第三章操作说明关于计算例题的编辑增加例题与删除当前例题1．通过【工程操作】菜单的“增加项目”和“删除当前项目”来增加一个新的例题或删除当前的例题。

隧洞衬砌的结构计算

的
应力。可通过工程措施予以解决，如控制水灰比、加强保养、
结
配筋等。只在非常寒冷的地区才予考虑。
构（8）地震荷载
计
埋深30米的隧洞在地震时所受地震力只有地面的1／10，所以
算
衬砌设计中地震影响可不考虑。
9度或8度（I级结构）：验算隧洞和围岩的抗震强度和稳定性
大于7度：隧洞进出口位置，验证抗震稳定性
（9）荷载组合
§5-5 隧洞衬砌的结构计算
目的：验算在设计规定的荷载组合下衬砌的强度，
隧
使之满足规范规定的要求。
洞一、荷载及其组合
衬
内水压力
砌
自重可准确计算
的
外水压力
结
灌浆压力
构
可近似计算温度荷载
计
地震荷载
算
围岩压力
弹性抗力难以准确计算
（1）自重
自重应包括平均超挖回填部分，约 0.1 ~0.3 m。
隧
( ) G自＝g × pR2－pr2
洞衬
衬砌厚度：
R－r
=
(1 8
-
1 12
)D洞
砌（2）内水压力（有压隧洞主要荷载）的（1）发电引水隧洞：内水压力为全水头加水击压力；
结（2）有压洞：内水压力为均匀内水压力和无水头洞内满水压力两部分；构（3）无压洞：内水压力为水面线以下的静水压力；计
v基本荷载：
隧
衬砌自重、围岩压力、预应力、设计条件下的
洞
衬
内水压力及地下水压力；
砌
v特殊荷载：
的
校核水位下的内水压力及地下水压力、施工荷
结
载、温度荷载、灌浆压力、地震荷载
构
计

隧道衬砌计算

隧道衬砌计算隧道衬砌是隧道工程中的重要部分，它承担着保护隧道结构、增强隧道稳定性和延长使用寿命的重要任务。

隧道衬砌的计算是确定隧道衬砌结构所需材料和尺寸的过程，下面将介绍隧道衬砌计算的相关内容。

隧道衬砌计算需要确定衬砌的材料。

常用的隧道衬砌材料有混凝土、钢筋混凝土和预制板等。

根据隧道的使用环境、地质条件和设计要求等因素，选择合适的材料进行衬砌计算。

隧道衬砌计算需要确定衬砌的尺寸。

衬砌的尺寸包括衬砌厚度、衬砌宽度和衬砌高度等。

衬砌厚度的确定需要考虑隧道的使用要求和地质条件，以保证衬砌的强度和稳定性。

衬砌宽度的确定需要考虑隧道的截面形状和使用要求，以保证衬砌的稳定性和使用功能。

衬砌高度的确定需要考虑隧道的设计要求和地质条件，以保证衬砌的稳定性和使用寿命。

隧道衬砌计算还需要考虑衬砌的受力情况。

隧道衬砌在使用过程中会受到地压力、水压力、温度变化和地震等外力的作用。

衬砌的受力分析是衬砌计算的重要内容，它可以通过有限元分析或经验公式等方法进行。

隧道衬砌计算还需要考虑衬砌的稳定性。

隧道衬砌在使用过程中需要保持稳定，不受地下水、岩层移动和地震等因素的影响。

衬砌的稳定性分析是衬砌计算的重要内容，它可以通过有限元分析或经验公式等方法进行。

隧道衬砌计算需要进行结构设计。

隧道衬砌的结构设计包括衬砌的布置方式、连接方式和支撑方式等。

衬砌的结构设计需要考虑隧道的使用要求和地质条件，以保证衬砌的稳定性和使用寿命。

隧道衬砌计算是确定隧道衬砌结构所需材料和尺寸的过程，它涉及衬砌材料的选择、衬砌尺寸的确定、衬砌受力情况的分析、衬砌稳定性的考虑和衬砌结构的设计等内容。

隧道衬砌计算的准确性和科学性对于保证隧道工程的安全稳定和使用寿命具有重要意义。

隧洞计算

一）基本资料：洞身净宽B 5洞身净高H 5.275拱顶内半径r` 2.5直立墙高y h 0.5540（C15砼）弹性模量E 22000000砼容重γ砼24二）计算：计算矢高与顶拱计算半径的比值m=f/r25.55 5.55Ac0.805508C=Ac*r2.235284A 112.570796A 221.0214857.13396A 1q -0.8927A 2q-0.25696-763.05213.2A 1g-1-282.074A 1e-1.34476A 2e-0.92194-287.3664)载常数总和：-1332.49-1392.44186.781563.79026qr 2308.025gr 2101.6483er 277.00625y-C各截面M 计算表：各截面弯矩值：M=M P +X 1+X 2（y-C ）（利用表4-45及4-47）6.各截面弯矩值计算：圆顶段各截面：y-C=r-rcos α-C 直墙段各截面：△1p =数据/（EJ）△2p =数据/（EJ）5.多余未知力X 1及X 2计算：X 1=-△1p /δ11X 2=-△2p /δ223)矩形水平压力作用：（根据m=2，查表4-42得）△1p =A 1e er 3/（EJ)=数据/（EJ ）△2p =A 2e er 4/（EJ)=数据/（EJ ）2)衬砌自重作用：衬砌自重g=γ砼d△1p =A 1g gr 3/（EJ)=数据/（EJ ）△2p =A 2g gr 4/（EJ)=数据/（EJ ）均布侧向水平山岩压力强度e （m=q/e ）3.衬砌材料：2.设计荷载：均布垂直山岩压力强度为q 计算跨度L=B+d计算矢高f=H+d/2顶拱计算半径r=r+d/21）垂直山岩压力：隧洞衬砌计算（不考虑岩石弹性抗力作用）一、查表法计算圆拱直墙式衬砌断面（不考虑岩石弹性抗力作用）1.洞身衬砌截面形式及尺寸：衬砌厚度初拟d （底板采用与顶拱及侧墙相同）1.计算基本结构：（根据m=2，查表4-40得）2.钢臂长度C ：（根据m=2，查表4-39得）3.形常数计算：（根据m=2，查表4-39得）△1p =A 1q qr 3/（EJ)=数据/（EJ ）△2p =A 2q qr 4/（EJ)=数据/（EJ ）δ11=A 11r/（EJ ）=数据/（EJ ）δ22=A 22r3/（EJ ）=数据/（EJ ）4.载常数计算：qr111gr36.63er27.75N=NP+X2cosα(利用表4-46及4-48）各截面N计算表：0.7264930.69375校核:0.007766结论:0.55终拟衬砌砼厚d △s 1=s 1/4=y h /4（0.007766/（EJ ）略为0）9.拱顶内缘出现拉应力值最大为760.556,而C15砼允许拉应力767,因此衬砌厚度刚好.拟订为0.55.拱顶截面转角总和应为0:△s 0=s 0/6=pi*r/122.775102.77521.82836-609.497A 2g-0.30179-236.23-546.71m=2，查表4-42得）（根据m=2，查表4-41得）半径r=r+d/2m=2，查表4-40得）6/（EJ）略为0）厚度刚好.拟订为0.55.。

隧道衬砌计算

第五章隧道衬砌结构检算5.1结构检算一般规定为了保证隧道衬砌结构的安全，需对衬砌进行检算。

隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。

结构抗裂有要求时，对混凝土应进行抗裂验算。

5.2 隧道结构计算方法本隧道结构计算采用荷载结构法。

其基本原理为：隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。

计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力，并进行结构截面设计。

5.3 隧道结构计算模型本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算，计算软件为ANSYS10.0。

取单位长度（1m）的隧道结构进行分析，建模时进行了如下简化处理或假定：①衬砌结构简化为二维弹性梁单元（beam3），梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。

②围岩的约束采用弹簧单元（COMBIN14），弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上，该单元不能承受弯矩，只有在受压时承受轴力，受拉时失效。

计算时通过多次迭代，逐步杀死受拉的COMBIN14单元，只保留受压的COMBIN14单元。

图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程③衬砌结构上的荷载通过等效换算，以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁单元节点上。

④衬砌结构自重通过施加加速度来实现，不再单独施加节点力。

⑤衬砌结构材料采用理想线弹性材料。

⑥衬砌结构单元划分长度小于0.5m。

隧道结构计算模型及荷载施加后如图5-2所示。

5.4 结构检算及配筋本隧道主要验算明洞段、Ⅴ级围岩段和Ⅳ级围岩段衬砌结构。

根据隧道规范深、浅埋判定方法可知，Ⅴ级围岩段分为超浅埋段、浅埋段和深埋段。

Ⅳ级围岩段为深埋段。

根据所给的材料基本参数和修改后的程序，得出各工况下的结构变形图、轴力图、建立图和弯矩图。

从得出的结果可知，Ⅴ级围岩深埋段，所受内力均较大，故对此工况进行结构检算。

5.4.1 材料基本参数 (1)Ⅴ级围岩围岩重度318.5/kN m γ=，弹性抗力系数300/k MPa m =，计算摩擦角045ϕ=，泊松比u=0.4。

隧道衬砌计算

0 0 0 0 ap M ap 1 H ap 2 M ap 1
0 0 0 0 u ap M ap u1 H ap u 2 N ap
cos a k a bha
βα0P
Vα0P Mα0 P
0 Hα P
α
（4-7）
hα
uα0 P
φα
图4-8 外荷载下拱脚截面的变位关系

表4-1 作用在隧道结构上的荷载编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 可变荷载基本可变荷载其它可变荷载偶然荷载荷载类型永久荷载（恒载）围岩压力结构自重力填土压力水压力混凝土收缩和徐变影响力公路车辆荷载，人群荷载立交公路车辆荷载及其所产生的冲击力和土压力立交铁路列车活载及其所产生的冲击力和土压力立交渡槽流水压力温度变化的影响力冻胀力施工荷载落石冲击力荷载名称
12
地震力
荷载组合：结构自重＋围岩压力＋附加恒载（基本）结构自重＋围岩压力＋公路荷载＋附加恒载

结构自重＋围岩压力＋附加恒载＋施工荷载＋温度作用力结构自重＋土压力＋附加恒载＋地震作用

附加恒载：伴随隧道运营的各种设备设施的荷载等。
作用在隧道结构上的荷载，按其性质也可以区分为主动荷载和被动荷载。主动荷载是主动作用于结构、并引起结构变形的荷载；被动荷载是因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抵抗力，即弹性抗力，它对结构变形起限制作用。

从各国的地下结构设计实践看，主要采用上述后两类计算模型，荷载-结构计算模型主要适用于围岩因过分变形而发生松弛和崩塌，支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况。利用这类模型进行隧道支护结构设计的关键问题，是如何确定作用在支护结构上的主动荷载，其中最主要的是围岩所产生的松动压力，以及弹性支承给支护结构的弹性抗力。一旦这两个问题解决了，剩下的就只是运用普通结构力学方法求出超静定结构的内力和位移了。

水工隧洞设计规范(试行)SD134—84[1]

说明第一章总则第二章基本资料第三章隧洞布置第四章横断面形状及尺寸第五章水力设计第六章混凝土和钢筋混凝土衬砌第七章不衬砌与喷锚隧洞第八章灌浆、防渗和排水第九章观测、运行和维修附录一* 围岩分类表附录二高流速防蚀设计问题附录三* 外水荷载折减系数值选用表附录四圆形有压隧洞衬砌静力计算方法附录五圆拱直墙式隧洞衬砌静力计算方法附录六马蹄形隧洞衬砌静力计算方法附录七隧洞衬砌计算通用程序附录八* 喷锚衬砌设计方法附录九混凝土衬砌裂缝及其防止措施打印刷新水工隧洞设计规范（试行）SD134—84组织编写部门：水利电力部水利水电规划设计院主编部门：水利电力部成都勘测设计院批准部门：中华人民共和国水利电力部试行日期：1985年5月1日中华人民共和国水利电力部关于试行《水工隧洞设计规范》SD134—84的通知(84)水电水规字第141号根据国家计委关于修订设计规范的要求，我部委托水利电力部成都勘测设计院会同有关设计、科研和高等院校等9个单位修编了《水工隧洞设计规范》SD134—84，经审定现批准该规范颁布试行。

于此同时停止使用1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》。

各单位在试行过程中，如有意见，请告水利电力部成都勘测设计院和水利电力部水利水电规划设计院。

1985年3月12日说明水利电力部规划设计管理局(79)水电规水字第7号文下达成都勘测设计院主持对水利电力部1966年颁发的《水工隧洞设计暂行规范》进行修订工作。

根据国家建委(80)建发设字第8号文颁发的“工程建设标准规范的管理办法”的有关规定精神，以1966年暂行规范为基础，结合我国近年水工隧洞建设经验，搜集并借鉴国外先进技术。

在广泛调查研究、专题总结的基础上，先后提出了规范讨论稿、初稿以及送审稿，召开了多次讨论会，最后由水利水电规划设计院审定，报水利电力部批准，现颁发试行。

参加本规范编写的单位及各单位的主要人员为：主编单位：水电部成都勘测设计院——段乐斋、黄孟良、刘俊芳参加编制单位：水电部西北勘测设计院——杨欣先水电部东北勘测设计院——赵长海水电部贵阳勘测设计院——郑治水电部天津勘测设计院——夏广逊陕西省水电勘测设计院——马耀堂水利水电科学研究院——张有天清华大学水利系——张受天陕西机械学院水利系——戴振霖在本规范的编修过程中，得到了许多单位和专家的大力支持和帮助，提供了许多宝贵的资料、意见和具体建议，特致以谢意。

隧道衬砌计算

隧道衬砌计算还可以为隧道的维护和加固提供依据，提高隧道工程的安全性和经济性。
隧道衬砌计算的基本原则
符合工程实际
隧道衬砌计算应符合隧道的实际地质条件、施工条件和运营条件，充分考虑各种因素的影
响。
结构力学分析
隧道衬砌计算应采用结构力学分析方法，对衬砌结构进行受力分析和稳定性验算。
安全可靠
隧道衬砌计算应确保衬砌结构的安全性和稳定性，满足工程设计的要求。
04 隧道衬砌计算实例某公路隧道Fra bibliotek砌计算01
02
03
隧道衬砌厚度
根据地质勘察资料和隧道设计规范，计算出隧道衬砌厚度，以确保隧道结构的稳定性。
衬砌混凝土强度
根据隧道使用要求和受力分析，选择合适的混凝土强度等级，以满足衬砌承载力和耐久性的要求。
衬砌配筋
根据衬砌受力分析，合理配置钢筋，以提高衬砌的承载能力和延性。
其他隧道衬砌计算软件
其他隧道衬砌计算软件包括MicroStation、MIDAS Civil等，这些软件在隧道衬砌计算方面也具有一定的应用价值。
这些软件在功能和特点上可能有所不同，但都致力于为工程师提供高效、准确的分析工具，以解决各种复杂的隧道衬砌计算问题。
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优点是计算精度高，能够模拟复杂的边界条件和材料性质。
有限差分法
有限差分法是一种基于差分原理的数值计算方法，通过将衬砌和围岩离散化为有限个差分网格，并建立每
个网格点的力学模型，来求解衬砌应力。
输标02入题
它能够考虑衬砌和围岩的非线性、非均匀性和不连续性等特点，适用于复杂地质条件下的隧道衬砌计算。
03
衬砌厚度与施工难度

隧道衬砌结构计算原理公式及强度验算

隧道衬砌结构计算原理、公式及强度验算
1、概述 2、半衬砌的计算 3、曲墙式衬砌计算 4、弹性地基上直梁的计算公式 5、直墙式衬砌计算 6、衬砌截面强度验算 7、衬砌计算中存在的问题
第一节概述
1、隧道结构设计应注意的问题 2、隧道结构设计理论的发展历史 3、弹性抗力的确定 4、衬砌计算的一般规定（隧道设计规范） 5、隧道衬砌上的荷载类型及其组合
（4）复合式衬砌中二次衬砌，Ⅰ～Ⅲ级围岩中为安全储备，并按构造要求设计； Ⅳ、Ⅴ级围岩中为承载结构，可采用地层结构法计算内力和变形
第一节概述
（5）地层结构法设计原理：将衬砌和地层视为整体共同受力的统一体系，在满足变形协调的前提下分别计算衬砌与地层的内力，据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。
第一节概述
《公路隧道设计规范》JTG D70-2004将隧道结构上荷载仿照桥规分为：
● 永久荷载 ● 可变荷载 ● 偶然荷载
隧规P28：表6 7
8 9 10 11 12
荷载类型
永久荷载（恒载）
可
基本
变
可变
荷
荷载
载
其它可变荷载
偶然荷载
第一节概述
5、隧道衬砌上的荷载类型及其组合（1）隧道结构上的基本荷载（2）隧道结构上的荷载及其类型
第一节概述
（1）隧道结构上的基本荷载
围岩压力、结构自重（2）隧道结构上的荷载及其类型
作用在衬砌上的荷载，按其性质可以区分为主动荷载与被动荷载两大类。 ● 主动荷载是主动作用于结构、并引起结构变形的荷载； ● 被动荷载是因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抵抗力，即弹性抗力，它对结构变形起限制作用。
第一节概述
1、隧道结构设计应注意的问题 1）隧道结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构体系 ,围岩具有自稳能力,在很大程度上是隧道结构承载的主体。 2）净空断面的要求（总体设计），强度要求（结构设计与计算） 3）对不同型式的衬砌结构物应用不同方法进行强度计算

隧洞衬砌结构计算书

隧洞衬砌结构计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料：1．依据规范及参考书目：《水工隧洞设计规范》（DL/T 5195-2004，以下简称《规范》）《水工混凝土结构设计规范》(SL 191-2008)，以下简称《砼规》《隧洞》（中国水利水电出版社，熊启钧编著）《水工隧洞和调压室水工隧洞部分》（水利电力出版社，潘家铮编著）2．几何参数：半跨宽度L1＝2.000 m；顶拱半中心角α＝60.00°拱顶厚度D1＝0.400 m；拱脚厚度D2＝0.600 m侧墙厚度D3＝0.600 m；侧墙高度H2＝4.000 m隧洞衬砌断面形式：圆拱直墙形底板厚度D4＝0.600 m3．荷载信息：内水压力水头H i＝0.00 m外水压力水头Ho ＝6.00 m；外水压力折减系数β＝0.40顶部山岩压力端部值Q1＝70.00kN/m；顶部山岩压力中间值Q2＝70.00kN/m侧向山岩压力上侧值Q3＝40.00kN/m；侧向山岩压力下侧值Q4＝50.00kN/m底部山岩压力端部值Q5＝0.00kN/m；底部山岩压力中间值Q6＝0.00kN/m顶拱围岩弹抗系数K1＝500.0 MN/m3侧墙围岩弹抗系数K2＝500.0 MN/m3底板围岩弹抗系数K3＝500.0 MN/m3顶拱灌浆压力P d＝0.00 kPa；P d作用半中心角αp＝0.00°其他部位灌浆压力P e＝0.00 kPa4．分项系数：建筑物级别：1级；荷载效应组合：基本组合；钢筋混凝土构件的承载力安全系数K ＝1.35衬砌自重分项系数γQ1＝1.10；山岩压力分项系数γQ2＝1.00内水压力分项系数γQ4＝1.00；外水压力分项系数γQ5＝1.00灌浆压力分项系数γQ3＝1.005．材料信息：混凝土强度等级：C25轴心抗压强度标准值f ck＝16.70 N/mm2；轴心抗拉强度标准值f tk＝1.78 N/mm2轴心抗压强度设计值f c＝11.90 N/mm2；轴心抗拉强度设计值f t＝1.27 N/mm2混凝土弹性模量E c＝2.80×104 N/mm2纵向受力钢筋种类：Ⅱ级钢筋强度设计值f y＝300 N/mm2；弹性模量E s＝2.00×105 N/mm2钢筋合力点到衬砌内、外边缘的距离a ＝0.050 m三、内力计算：N --衬砌计算截面的轴向力，kN，以拉为正；Q --衬砌计算截面的剪力，kN，以逆时针转动为正；M --衬砌计算截面的弯矩，kN·m，以内边受拉为正u --衬砌计算截面的切向位移，mm；v --衬砌计算截面的法向位移，mm；ψ--衬砌计算截面的转角位移，度；k --衬砌计算截面的围岩抗力，kPa计算节点编号顺序为：底板或底拱、底圆按照从左到右编号；顶板板或顶拱、顶圆按照从右到左编号；其余部位按照从下到上编号；1．承载能力极限状态下的内力计算：经过3次迭代运算后,各点设定抗力条件和法向位移一致。

隧洞衬砌结构计算

隧洞衬砌结构计算
隧洞衬砌是指在隧道内部进行的结构衬砌，用于保护地下隧道的稳定性和安全性。

隧洞衬砌的计算主要包括衬砌墙面的受力计算和衬砌结构的稳定性分析。

1. 衬砌墙面的受力计算：
根据隧道内部的开挖土体压力以及支护结构的抗力，计算衬砌墙面所受的力和力矩。

通常采用等效荷载法或者力学理论计算。

2. 衬砌结构的稳定性分析：
分析衬砌结构在承受水平地震力、垂直荷载以及水压力等外力作用下的稳定性。

主要包括衬砌结构的抗震能力、抗倾覆能力和抗滑移能力等。

此外，还需要考虑隧道衬砌的材料及厚度等参数的选择，以满足隧道的设计要求和施工工艺。

需要注意的是，隧洞衬砌结构的计算和设计还需按照相关的建筑设计规范及工程经验进行，并由相关的专业人员进行具体的计算和设计工作。

隧道衬砌详尽计算

洞径小， K值大，而且大致成反比。为了计算方便，人们采
用半径为1m的圆形坑道的K值，作为标准，用Ko表示(亦称单
位弹性抗力系数)，当用m为单位时：
K : Ko 1m: e m
即：K

Ko
e
以cm为单位时：
K : Ko 100cm: ecm
即：K

100Ko e
特殊组合：2、施工、检修情况：山岩压力+衬砌自重+可能出
现的最大外水压力。
3、非常运用情况：山岩压力+衬砌自重+宣泄校核
洪水时的内水压力+外水压力。
正常运用情况，用以设计衬砌的尺寸和进行配筋，其它情
况用来校核。
二
有压隧洞多圆形断面。在大多数情况下，它的主要荷
T T1 t0 T ' 12 0.2 5 6.8o C温降
△T使坑道半径减小
P 1.607 Kg / cm2
P——衬砌温度应力，相当于内水压力16m水头。 ②无压隧洞，在确定温差后，用结构力学的方法计算内力。
一、荷载及荷载组合
（七）地震力地震力对埋置在地下建筑物的影响远小于对地面建筑物
附：对于有衬砌的圆形有压隧洞，可以看作式位于理想弹性
体围岩中一个厚壁圆筒，根据弹性理论可得：

1 ro
E
P
P K Y 变形相容Y
那么，K

1
E
ro
，式中：E
岩石弹石KN
/
cm2，
泊松比，ro隧洞衬砌外半径。
一、荷载及荷载组合
经验和分析说明：在同样得围岩中，洞径大， K 值小；
(2)有压隧洞：内水压力式有压隧洞中的重要荷载，常对衬砌的计算起控制作用。

隧道衬砌设计检算

隧道衬砌设计检算
隧道衬砌设计检算是一种专门用于计算隧道衬砌的工作。

它包含对衬砌结构的检查、分析和计算，以确保衬砌的安全性能，确保衬砌的机械特性，以及确保衬砌的维护和维修方面的要求。

隧道衬砌设计检算的基本方法是通过给定衬砌材料的力学参数，根据衬砌结构的外形和尺寸，采用适当的数学方法，来计算和分析衬砌结构的承载能力。

衬砌设计检算的目的一般有2个：第一，确保衬砌结构能够抵御外界荷载；第二，确保衬砌结构的维护和维修要求。

衬砌设计检算的基本步骤主要包括：
1. 设计荷载的确定：衬砌设计的第一步就是确定设计荷载，即需要考虑的最大外部荷载，如：重力荷载、水位荷载、地震荷载等。

2. 基础模型和计算模型的确定：根据设计荷载的确定，再确定基础模型和计算模型，如线性、非线性、稳定性分析等。

3. 衬砌材料的力学参数的确定：根据衬砌材料的性能，确定衬砌材料的力学参数，如抗弯刚度、抗压强度、抗拉强度、屈服强度等。

4. 衬砌结构受力的分析：根据设计荷载和衬砌材料的力学参数，采用适当的计算模型，对衬砌结构受力情况进行分析，以及衬砌结构受力的最大值。

5. 衬砌结构的安全性能分析：根据衬砌结构受力的分析，采用适当的安全系数，确定衬砌结构的安全性能，并确定衬砌结构能够抵御外部荷载的能力。

6. 维护和维修要求的分析：根据衬砌结构的安全性能分析结果，确定衬砌的维护和维修要求，如衬砌的检测要求、衬砌的修理要求等。

隧道衬砌设计检算是隧道施工中必不可少的一个工作，其目的是确保衬砌的安全性能和维护维修要求。

在进行衬砌设计检算时，必须正确确定设计荷载、衬砌材料的力学参数及衬砌结构受力的分析，以便确保衬砌能够抵御外部荷载，保证衬砌的安全性能和维护维修要求。