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新奥法及喷锚支护
衬砌（计弹性抗力）
钢衬
衬砌（不计弹性抗力）
设计荷载
水力计算
隧洞水力计算
一、基本数据：
说明：
设计流量Q
洞身纵坡I
洞身长L
渠底宽b
渠边坡系数m
渠水位▽2
二、洞身断面尺寸计算：
初设：
洞水深h
砼糙率n
1.利用表2-2查表计算：（见《隧洞》P34）
（1）计算特性流量K=Q/（I）0.5
(2)计算比值h2.67/（nK）
（3）根据比值，由表2-2查得h/b
（4）计算洞宽b
2.按公式试算：
过水断面近似为矩形，按查表法及试算法计算洞宽
R=bh/（b+2h）
C=R1/6/n
ω=bh
Q=ωC(Ri)0.5
(与设计Q=20基本吻合）
三、进口水头损失：
1.按淹没式宽顶堰流量公式计算：
侧收缩系数ε
流速系数ψ
上游渠道流速v1=Q/ω1
z0=（Q/（4ω））2
z1=z0-v12/(2g)
2.按能量方程式计算：
洞身流速v=Q/ω
进口水头损失z1：
进口水头损失系数ξ1
z1=（1+ξ1）（v2-v12）/（2g）
四、出口水面回升计算：
1.按与进口水头损失的关系计算：
z2=z1/3
2.按能量方程式计算：
出口水头损失系数ξ2
下游渠道流速v2=v1
五、总水头损失及各部位高程计算：
总水头损失：
z=z1+Il-z2
最终取z1
最终取z2=
隧洞进口底部高程：
渠底高程▽1
▽3=▽2-z1-h
隧洞出口底部高程：
出口渐变段末端下游渠道水位：
出口渐变段末端下游渠底高程：
z2=（1-ξ2）（v2-v22）/（2g）
▽4=▽3-Il
▽5=▽2-z
▽6=▽5-h2
水深h1=h2
设计荷载
设计组合如下：
1.不考虑岩石弹性抗力：
垂直山岩压力+侧向水平山岩压力+衬砌自重
2.考虑岩石弹性抗力：
垂直山岩压力+岩石弹性抗力+岩石弹性抗力产生的摩擦力+衬砌自重
一、山岩压力：
围岩分类表：
一）基本数据：
开挖宽B
开挖高H
（围岩为比较新鲜的、节理缝隙少的砂岩）
二）计算：
岩石坚硬系数及其他力学指标
1.按SD134-84《水工隧洞设计规范》计算：根据地质条件为Ⅱ类围岩，不计侧向水平山岩压力。
γ岩
垂直山岩压力强度q=（0.1~0.2）γ岩B
表3-3
2.按普氏公式计算：
根据表3-2，选用岩石坚硬系数f
1）按公式计算：
内摩擦角ψ
塌落拱高度h=（B+2Htg（45-ψ/2））/（2f）
垂直山岩压力强度q=0.7γ岩h
侧向水平压力强度:在洞顶面处e1=0.7γ岩htg2（45-ψ/2）
在洞底面处e2=(0.7h+H)γ岩tg2（45-ψ/2）
e=（e1+e2）/2
2）按简化公式计算：
q=0.074γ岩B
e=0.01γ岩H
一）基本资料：
1.洞身衬砌截面形式及尺寸：
（底板采用与顶拱及侧墙相同）
衬砌厚度初拟d
洞身净宽B
洞身净高H
直立墙高yh
2.设计荷载：
（具体计算见上）
侧面及拱座抗力系数k
3.衬砌材料：
C15砼
砼弹性模量E
均布垂直山岩压力强度q
二）计算用表：（具体见《隧洞》p126，表4-39~4-48）
三）计算：
1.计算基本结构：
计算矢高f=H+d/2
计算拱跨l=B+d
拱顶内半径r`
拱顶计算半径r=r`+d/2
计算矢高与拱顶计算半径的比值m=f/r
2.刚度长度C：
根据m=2，查表4-39，得计算系数Ac
C=Ac*r
3.形常数计算：
根据m=2，查表4-39，得计算系数A11、A22、Ah1、Ah2
抗弯刚度EJ=Ebd3/12
δh2
δh1
δ22
4.载常数计算：
1）垂直山岩压力作用：
根据m=2，查表4-40，得计算系数A1q、A2q、Ahq
△hp
△2p
△1p
2)衬砌自重作用：
根据m=2，查表4-41，得计算系数A1g、A2g、Ahg
γ砼
g=dγ砼
3)弹性抗力作用：
根据m=2，查表4-43，得计算系数A1σ、A2σ、Ahσ
(皆得乘以σh）
4）摩擦力作用：
根据m=2，查表4-43，得计算系数A1T、A2T、AhT
摩擦系数μ
5)载常数总和：
△1p=数据+数据*σh
△2p=数据+数据*σh
△hp=数据+数据*σh
δ11
X1=-△1p/δ11=数据+数据*σh
X2=-△2p/δ22=数据+数据*σh
最大抗力点h的变位值δh=△hp+X1δh1+X2δh2（数据+数据*σh）
弹性抗力图中最大抗力值σh=k*δh（数据+数据*σh）
σh
X1
X2
5.多余未知力X1及X2计算：
6.各截面弯矩值计算：
qr2
σhr2
gr2
μσhr2
圆拱段各截面：y-C=r-rcosα-C
直墙段各截面：
y-C
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