隧道二次衬砌内力计算课程设计(包含内力图)

地下结构课程设计

姓名：***

班级：地下122

学号:*********

二次衬砌内力计算

1.1基本资料

γ,围岩的弹性结构断面图如图1所示。围岩级别为V级，容重3

=

kN

18m

/

抗力系62

0.1510/

=⨯，衬砌材料为C45混凝土，弹性模量为

K kN m

.3⨯

=容重3

35

E7

10

Kpa

γ

KN

=

/

25m

图1.1 结构断面图

2.计算作用在衬砌结构上的主动荷载

2.1隧道深浅埋的确定

坍落拱高度按下式计算：[])5(1245.01-+⨯⨯=-t s q

B i h

Ⅴ级围岩，s=5；B>5，i=0.1

[]m h q 299.14)586.14(1.01245.04=-⨯+⨯⨯=

浅埋隧道分界深度：m h H q P 748.355.2=⨯=

因为m H m H m h p q

748.3534299.14=<=<=，所以是浅埋隧道

2.2竖直和水平荷载

垂直力：取00246.0,40,86.14,34=====g g t m B m H

φθφ

744.2445

.0839.0839

.0)1704.0(839.0tan tan tan )1(tan tan tan 2=-⨯++

=-++

=θ

φφφφβg g

g g

[

]

283.0tan tan )tan (tan tan 1tan tan tan =+-+-=

θ

φθφββφβλg g g

m kN B H H q t /567.435)445.0283.086

.14341(3418)tan 1(=⨯⨯-⨯⨯=⨯⨯-

⨯=θλγ水平力：

m

kN H e /196.173283.034181=⨯⨯==λγ()m kN h e /094.238283.03474.12182=⨯+⨯==λγ

()()m kN e e e /645.205094.238196.1732

1

2121=+⨯=+⨯=

3.半拱轴线长度

3.1衬砌的几何尺寸

内轮廓线半径：m r m r 5.265.621

==，

内径21r r ，所画圆曲线端点截面与竖直轴线的夹角：0201140,109==ϕϕ

拱顶截面厚度：m d 5.00

=， 拱底截面厚度：m d n 6.0=。

拱轴线半径：

m

d r r m d r r n 75.25.05.05.25.0,9.65.05.065.65.02`201`1=⨯+=⨯+==⨯+=+=拱轴线各段圆弧中心角：0

20131,109==θθ

3.2半拱轴线长度S 及分段轴长

m r S 126.139.6180

1091800

`

1

01

1=⨯⨯=⨯⨯=ππθ m r S 487.175.2180

311800

`

2

02

2=⨯⨯=⨯⨯=ππθ 半拱线长度：m S S S 613.14487.1126.1321=+=+= 将半拱轴线等分为10段，每段轴长为：m S S 4613.110

613.1410===

∆ 4.分块图：

5各分块接缝（截面）中心几何要素 5.1与竖直轴夹角

i α:

00

0`1111404.121809.64613.1180=⨯=⨯∆=∆=π

πθαr S

0001122808.241404.121404.12=+=∆+=θαα

0001234212.361404.122808.24=+=∆+=θαα

0001345616.481404.124212.36=+=∆+=θαα

0001457020.601404.125616.48=+=∆+=θαα

0001568424.721404.127020.60=+=∆+=θαα

0001679828.841404.128424.72=+=∆+=θαα

0001781232.971404.129828.84=+=∆+=θαα

m S S S 026.0126.134613.19911=-⨯=-∆=∆

000

0`21195417.10918075.2026.0109180=⨯+=⨯∆+=π

πθαr S

00

0`224459.3018075.24613.1180=⨯=⨯∆=∆π

πθr S

000

0`29109872.13918075.24613.15417.109180=⨯+=⨯∆+=π

πααr S

另一方面0

2114031109=+=+θθ 角度闭合差0≈∆

5.2各截面中心点坐标计算

4511.12103.09.6sin 111=⨯=⨯=αr x

8373.24112.09.6sin 212=⨯=⨯=αr x 0966

.45937.09.6sin 313=⨯=⨯=αr x

1727.57497.09.6sin 414=⨯=⨯=αr x 0174

.68721.09.6sin 515=⨯=⨯=αr x