隧道结构设计.ppt

洞门视作挡土墙进行计算设计： ①主动土压力按库仑理论进行计算；②无论墙背仰斜或直立，土压力的作用方向均假定为水平；③不考虑被动土压力。④取最不利位置的墙体条带计算，称为“检算条带”。条带宽度一般为1m，最不利位置～墙体最高点。 5.6.1 计算原理 5.6 隧道洞门计算 5.6.2 计算部位（检算条带）的选取及计算要点 1．柱式、端墙式洞门 取Ⅰ、Ⅱ作为“检算条带”。检算墙身截面偏心、强度，以及基底偏心、应力及沿基底的滑动和绕墙趾倾覆稳定性 5.6 隧道洞门计算 2．有挡、翼墙的洞门 ◆ 检算翼墙时取洞门端墙墙趾前之翼墙宽1m的条带“Ⅰ”，按挡土墙检算偏心、强度及稳定性； ◆ 检算端墙时取最不利部分“Ⅱ”作为“检算条带”，检算其截面偏心和强度； ◆ 检算端墙与翼墙共同作用部分“Ⅲ”的滑动稳定性。 5.6.3 洞门计算内容 ?????①墙身偏心及强度；?????②绕墙趾的抗倾覆性(墙趾:墙身外表面与基底面的交点)；?????③沿基底滑动的稳定性；?????④基底应力检算。 5.6 隧道洞门计算 1. 计算内容 2. 洞门端墙及挡（翼）墙检算规定 墙身截面压应力 ≤容许应力 墙身截面偏心距 e ≤0.3倍截面厚度 基底应力 ≤地基容许承载力 基底偏心距 e 岩石地基≤B/4，土质地基≤B/6（B为墙底厚度） 滑动稳定系数 K0 ≥1.3 倾覆稳定系数 K0 ≥1.5 5.6 隧道洞门计算 5.6.3 洞门计算内容 5.6.4 洞门计算的概率极限状态法? 铁路隧道设计规范规定隧道洞门除按破损阶段法进行检算外，还可采用极限状态法进行设计计算。基本方法仍同破损阶段法，如取计算条带，具体公式不同，按可靠度理论得出. 5.6 隧道洞门计算 1.洞门墙墙身抗压承载能力计算(承载能力极限状态) 2.洞门墙墙身抗裂承载能力计算(正常使用极限状态) 5.6 隧道洞门计算 3.洞门墙地基承载能力计算 4.抗倾覆计算 5.抗滑动计算 5.6 隧道洞门计算 5.7.1 检算内容 （1）安全系数检算 （2）偏心检算 铁路隧道拼装式衬砌、复合式衬砌 双线隧道整体式衬砌 公路隧道衬砌结构 5.7.2 适用范围 5.7 衬砌截面强度验算 圬工种类及 荷载组合 破坏原因 混凝土 石砌体 钢筋混凝土 主要荷载 主要、 附加荷载 主要荷载 主要、 附加荷载 主要荷载 主要、 附加荷载 （钢筋）混凝土或石砌体受压破坏 2.4 2.0 2.7 2.3 2.0 1.7 混凝土达到抗拉极限强度（主拉应力） 3.6 3.0 － － 2.4 2.0 混凝土和石砌结构的强度安全系数 （1） 允许安全系数 5.7.3 安全系数检算 式中：e0— 轴向力偏心距， e0 =M/N； K — 混凝土和石砌结构安全系数， M ,N — 轴向力； Ra— 混凝土或砌体的抗压极限强度； b, h — 截面的宽度和厚度（通常取1m）； φ— 构件的纵向弯曲系数，对隧道衬砌拱圈及墙背紧密回填的边墙可取1； α— 轴向力偏心影响系数。 抗压控制检算 小偏心判断准则： 此时承载能力由抗压强度控制： （2）抗压与抗拉控制分界 式中： — 混凝土的抗拉极限强度， 其它符号意义同前。 抗拉控制检算 大偏心判断准则： 此时承载能力由抗拉强度控制： 混凝土衬砌的偏心距不宜大于0.45倍截面厚度； 石砌体偏心距不应大于0.3倍截面厚度； 基底偏心距，对岩石地基不大于1/4倍墙底厚度， 对土质地基不大于1/6倍墙底厚度。 5.7.4 偏心距限制 5.7 衬砌截面强度验算 5.8 半衬砌的计算 拱圈直接支承在隧道围岩侧壁上时，称为半衬砌 ● 适合于坚硬和较完整的围岩(Ⅱ、Ⅲ级)； 5.8 半衬砌的计算 ⑴ 在垂直荷载作用下拱圈向隧道内变形为自由变形，不产生弹性抗力 ； 1、基本假定 ⑵ 拱脚产生角位移和线位移，并使拱圈内力发生改变，计算中除按固端无铰拱考虑外，还必须考虑拱脚位移的影响 ⑶ 拱脚没有径向位移，只有切向位移； ⑷ 对称的垂直分位移对拱圈内力不产生影响； ⑸ 拱脚的转角 和切向位移的水平分位移 是必须考虑的 1、基本假定 2、基本结构 式中： 是单位变位，即在基本结构上，因作用时，在 方向上所产生的变位； 为荷载变位，即基本结构因外荷载作用，在 方向的变位