公路隧道设计与分析.ppt

* * 公路隧道设计与分析 一、公路隧道围岩压力的计算方法 1、深浅埋隧道的围岩压力 （1）深埋隧道（H=Hp) 垂直均布压力： 围岩水平均布压力e (0.5~1.0)q (0.3~0.5)q (0.15~0.3)q 0.15q 0 水平均布压力 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅵ、Ⅴ 围岩类别 （2）浅埋隧道（HHp) hpHHp时 均布垂直力: 均布水平力: H=hp时 均布垂直力： 均布水平力： 2、明洞的围岩压力 拱圈回填土石垂直压力： 拱圈回填土石侧压力： 边墙回填土石侧压力： 二、衬砌内力计算方法 公路隧道设计规范(JTJ026-90)第7.1.2规定：计算整体式衬砌内力时，应考虑围岩对衬砌变形的约束作用，如弹性抗力等。弹性抗力的大小及分布，可根据衬砌在荷载作用下的变形、回填情况和围岩的变形性质等因素，采用局部变形理论，按 σ=Kδ 式中: σ---- 弹性抗力强度(MPa)； K ---- 围岩弹性抗力系数； δ---- 衬砌向围岩的变形值(m)。 第7.1.3规定：计算锚喷衬砌和复合式衬砌的初期支护，可采用弹塑性数值解法或近似解析法进行计算，并结合工程类比法和监控量测进行修正。 计算复合式衬砌时，初期支护持谨慎态度应按主要承载结构计算。二次衬砌，在IV类及以上围岩可作为安全储备，按构造要求设计；在III类及以下围岩，应按承载结构设计。 第7.1.7条规定：计算带仰拱的衬砌，当先做仰拱后建边墙时，应考虑仰拱对结构内力的影响；当仰拱在边墙之后修建时，则可不考虑。 为简化计算，弹性抗力的摩擦力对衬砌内力的影响可不考虑，这对衬砌结构安全储备是有利的。 隧道衬砌的应力计算，是确定衬砌断面尺寸的重要依据之一。由于衬砌与围岩的共同作用，使衬砌结构计算复杂化，尽管目前地下结构分析方法很多，但精确解答很难实现。就公路隧道而方言，当采用传统施工方法时，衬砌结构按“荷载-结构模式”分析是较合理的方法。 锚喷衬砌和复合式衬砌的初期支护计算，国内外尚无统一的标准方法，当前多用弹塑性理论为基础的数值解法。一般常用有限单元法，能在每个开挖阶段计算出应力、位移和围岩的稳定性，给出实际设计、施工阶段的信息。 计算复合式衬砌时，初期支护应按主要承载结构用上述计算方法验算。二次衬砌用于IV类及以上围岩时，由于围岩具有自承能力，变形量小，初期支护作为永久结构可保持围岩稳定，因而二次衬砌可按工程类比法选定厚度，衬砌结构作为安全储备，不必验算。对于III类及以下围岩，二次衬砌应按承载结构进行力学分析。但目前尚无统一计算方法。一般先推算围岩压力，再用荷载-结构模式计算衬砌应力。推算围岩压力的方法，如假定初期支护喷层开裂，锚杆腐蚀使轴力松弛，将产生初期支护向二次衬砌传递围岩压力。也有采用围岩蠕变推算围岩压力的方法。 三、公路隧道强度与配筋计算方法 整体式衬砌按破坏阶段计算构件截面强度；对于隧道（包括明洞）衬砌强度计算，《公路隧道设计规范》沿用系数形式的破坏阶段法；明洞结构的强度安全系数，按照《公路隧道设计规范》取与隧道衬砌相同的数值。 1、安全系数 2、衬砌截面强度与配筋计算 按《混凝土结构设计规范》考虑 公路隧道设计与分析算例 问题描述：一般公路隧道，二级公路，设检修道，三心圆曲墙拱隧道，设仰拱，衬砌横断面等厚，厚度为600mm，25号砼，埋深20mm，地处Ⅲ 类围岩，平原微丘。 *