矿山法联络通道计算标准与模型假定

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联络通道结构计算书

1计算标准及模型假定

1.1一般原则

1．隧道结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度。采用以分项系数的设计表达进行结构计算分析。

2．结构构件应根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别按下列规定进行计算和验算。

1）承载力及稳定：所有结构构件均应进行承载力（包括压曲失稳）计算；需考虑地震、人防、施工等特殊荷载的作用，进行结构构件抗震承载力计算。

2）变形：对使用上需控制变形值的结构构件，进行变形验算。

3）抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响求出最大裂缝宽度进行裂缝宽度验算。地震力、人防等偶然荷载作用时，不验算结构的裂缝宽度。

3．结构计算简化模型的确定，根据结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用。

4．隧道衬砌结构一般按平面受力进行分析，本次只进行最大的一个横断面方向的受力计算。

5．浅埋结构在地下水位以下，整体结构还要考虑水浮力，进行整体抗浮验算。

1.2设计计算标准要求

1．钢筋混凝土结构的最大裂缝宽度允许值为在荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响下求得，设计中采用外部全包防水，迎水面其允许值为0.2mm，背水面及内部结构允许值为0.3mm，并不得有贯穿裂缝。

2．结构抗震设防烈度为6度。

3．规定设防部位结构按六级人防设防。

4．结构抗浮安全系数不计摩阻力时≥1.05，计摩阻力时≥1.15。

1.3计算模型

采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法。

1.4计算基本假定

1．假定衬砌为小变形弹性梁，衬砌为离散足够多个等厚度直杆梁单元。

2．用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与初期支护、衬砌的相互约束；假定弹簧不承受拉力，即不计围岩与衬砌间的粘结力；弹簧受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗力。

3．假定初期支护与主体结构之间只传递径向压力。

2荷载计算

2.1计算断面的选取

联络通道所在土层为④1粉土、⑤粉质粘土层。计算选取最大的断面作为结构计算模型，覆土厚度为17.1m。

2.2荷载参数选择

（1）土层参数

各土层主要物理力学指标综合建议值如下表所示。

层号

含水

量

w

（％）

重度

γ

(kN/m3)

孔隙

比

e

基床系数

K

（MPa/m）

静止

侧压

力系

数K0

直剪

（固快）

垂直水平（度）

①1杂填土18.0 6.0 12.0

素填土

2

①32.0 18.7 0.922 12.0 12.0

淤泥质填土

2a

①41.8 17.7 1.188 5.0 8.0

粘土

~

粉质粘土

1

③26.6 19.7 0.751 25 32 0.42 36.2 15.0

粉质粘土

2

③29.1 19.3 0.945 14 22 0.46 15.9 18.0

粉质粘土

1a

④30.4 19.1 0.848 9.5 16 0.50 9.6 19.8

粉土

1

④28.6 19.4 0.789 14 26 0.38 8.7 24.5

粉砂

~

粉土

2

④28.5 19.2 0.799 22 40 0.34 9.0 30.0

⑤粉质粘土32.8 18.9 0.490 9 15 0.54 8.7 18.5

粉质粘土

1

⑥23.3 20.3 0.651 32 40 0.41 39.2 17.6

粉土夹粉质粘土

a2

⑥28.6 19.4 0.801 18 33 0.36 12.0 26.5

⑥2粉质粘土30.7 19.1 0.857 12 18 0.48 12.5 18.5

⑦粉土25.1 19.8 0.718 18 33 0.36 10.5 26.9

⑧淤泥质粉质粘土38.4 18.3 1.061 8 12 0.56 10.5 15.5

⑨粉土27.1 19.6 0.761 14.0 24.0

粘土

~

粉质粘土

a

⑨23.5 20.2 0.650 42.0 18.5

C30钢筋混凝土的重度为25kN/m3，弹性模量为3.0104MPa。

2.3计算荷载

使用阶段计算采用水土分算。

确定深、浅埋隧道分界深度为：

B=3.8，i=0.2

ha=10.944 m

Hp＜=（2.0～2.5）Ha =21.9~27.4m

（1）水土压力

①垂直土压力：对于浅埋隧道应按浅埋隧道围岩压力的确定方法计算围岩压力，考虑两侧土体的挟持作用；对于超浅埋隧道，土层厚度取全土柱高度。

②水平土压力：水平土压力作用在衬砌两侧，沿其横断面圆的直径水平作用的分布荷载。其大小根据垂直土压力与侧压力系数来计算。

③水压力：按静水压力计算。

回填土侧压力系数以0.5计，对结构所处土层的计算参数取加权平均值：

土体重度：

侧压力系数：

（2）自重荷载

自重荷载按下式计算：

f=bh

式中，—砼重度；h—衬砌厚度；b—计算纵向宽度以b=1m计。钢筋混凝土容重取25kN/m3，截面变化处按相应截面的厚度按上式计算。

（3）地面超载

地面超载引起的垂直土压力P d=20.00kPa，水平土压力：q1（隧道顶）=q2（隧道底）=k0×P d。

（4）地层抗力

在链杆法中，地层抗力是用地层弹簧来模拟的。地层抗力系数根据土层条件确定，按文克勒假定计算。在计算中，消除弹簧的受拉作用。

（5）地震荷载

按三级抗震构造要求配筋。