围岩压力计算

1围岩压力计算

深埋和浅埋情况下围岩压力的计算方式不同，深埋和浅埋的分界按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判断。按等效荷载高度计算公式如下：p=（）h q

式中：H p――隧道深浅埋的分界高度；

h q ----------------- 等效荷载高度，h q = ^ ；

q 垂直均布压力（kN/m ）;

丫-- 围岩垂直重度（kN/m）o

次衬砌承受围岩压力的百分比按下表取值：

表复合式衬砌初期支护与二次衬砌的支护承载比例

浅埋隧道围岩压力的计算方法

隧道的埋深H大于hq而小于Hp时，垂直压力q浅広—tan

B t B t

值及值

作用在支护结构两侧的水平侧压力为：e i =Y h 入;e 2=Y (h+Ht)入 侧压力视为均布压力时:

Hp==27m,H

取© 0=45°,0 =© 0=27°, h=20m tan B =,入=,tan 0 =, 计算简图：

tan =ta n

侧压力系数

(ta n 2

c

tan c

1)tan tan

tan

tan

tan

tan tan c tan tan c tan

盤向压力

地基反力

V 级围岩的等效荷载高度 4

hq=x 2 X [1+ X (10-5)]=

2

e

2

垂直压力q=19X 20 X 20X 10)=m

Pg=n d 丫= nXX 25=m

地基反力P=m

e i= 丫h 入=19X 20X =

e2=Y (h+Ht)入=19X (20+ X =

水平均布松动压力e=(e i+e2)/2=m

V级围岩二衬按承受50汹岩压力进行计算，则垂直压力为q X 50%=m

地基反力为P X 50%=m

水平压力为e X 50%=m

2衬砌结构内力计算

表等效节点荷载

表轴力、剪力、弯矩详细数据

内力图分析

(1)轴力：由ANSYSt 模分析围岩衬砌内力得出轴力图如图，最大轴力出 现在

仰拱段，其值为。

轴力图

(2)弯矩：由ANSYSt 模分析围岩衬砌内力得出弯矩图如图，最大正弯矩 出现在变截面段，其值为・m 最大负弯矩出现在拱顶，其值为・m

■. 1761*137

- tl3I-+0^

-.1111*07

-.13ZE+D7

I60S ；+D7

- .

L1UE. ST=^5S

ETEF-1 口 二 L

xi JTJ uiEi -^..3ase+-o? ELD4 卑

疵I ： A 酩酣帯 ELEMM1

HFG 21 2314

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力出

MH 4酣Id

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4

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-52513 -3*6&B 2J53S B17€3I3SS&S

-S-57^ 52£5«11037^ LGPLDL 5J

弯矩图

(3)剪力：由ANSYSt模分析围岩衬砌内力得出剪力图如图，最大剪现在仰拱段，其值为

-30€^l-1€7337-550^3 111193 25045£

-2朋"P -口佝4丄弱白160&14 2创他匚5J

剪力图

3. V 级围岩需要进行配筋计算

(1)截面设计

计算轴力：KN=2< 626380= 计算弯矩：KM=2< 92913=m

E b =,

C25混凝土，轴心受压强度设计值为：f cd =;

HRB335级钢筋，抗拉强度设计值为：f sd =f s ； =300Mpa e=m/n=

长细比I o /h=,按短柱计算，偏心距增大系数n 取 1,

h o =h-a s =400-50=350mm

①判别大小偏心受压

e 0 148mm,

e i q e a 148 20 168mm 0.3h 0 105mm,

属于大偏心受压,

2

Ne “f c bh o (1 0.5 ) f y ' (h e a s ')

2

选取 5© 20, As=1570mm

变形图

A s

2

1510mm

垂直弯矩作用平面内的受压承载力：

Nu=© （f cd As+fsd ＇As＇）

=+300x1572）

=>N（=

满足要求

4. 截面强度验算

按荷载- 结构模型进行设计时,最后要作截面验算。现行《铁路隧道设计规范》规定隧道结构计算分为“概率极限状态法设计”和“破损阶段法和容许应力法设计”两种形式。对一般地区单线隧道整体式衬砌及洞门、单线隧道偏压衬砌及洞门、单线拱形明洞及洞门结构可采用概率极限状态法设计, 也可以采用破损阶段法设计。其他隧道结构则要求采用破损阶段法或容许应力法。

对混凝土矩形构件，当e>时，由抗压强度控制承载能力，不必检算抗裂；

当e w时，由抗拉强度控制承载能力，不必检算抗压。

隧道结构截面抗压强度按下式计算：

KN R a bd

式中K- 安全系数

N- 轴向力（MN）

Ra- 混凝土或砌体的抗压极限强度（MPa）

- 轴心偏心影响系数

- 构件纵向弯曲系数

b- 结构的纵向计算宽度（取1m）

d- 截面厚度

从抗裂要求出发，混凝土矩形截面偏心受压构件的抗拉强度按下式计算：

2

KN（6e-d）w© R1bd2

式中R1-混凝土的抗拉极限强度

表混凝土和砌体结构的强度安全系数