暗挖马蹄形断面隧道结构计算书.doc
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1、暗挖隧道 断面A结构计算书一、 工程概况暗挖隧道断面A适用于里程:右CRK0+385.715K0+876.000,左CRK0+385.715K0+906.500。施工采用暗挖台阶法,覆土高度从3.7m到10.8m。选取覆土最深的右线CRK0+488.000处断面进行结构内力计算。计算程序采用Midas有限元软件(6.1.1版),荷载组合按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)执行,断面尺寸配筋计算及相关验算按混凝土结构设计规范(GB50010-2002)相关规定执行。二、 工程地质与水文地质情况结构所处地质属于第四系地质,土层基本上以填土、粉土、粉质粘土、砂土和圆砾卵石为主,含有一定的粘
2、土;结构所处土层为卵石圆砾(5),中粗砂(5-1),粉土(6-2),中粗砂(7-1),结构上主要覆土为填土、粉土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂。根据提供的地质资料,计算采用地质资料提供的地层参数,其地质情况及参数选取见表1。计算水位采用地质报告提供的抗浮水位(标高30m)。表1:土层参数表编号土层名称厚度(m)容重(kN/m3)C(kPa)()静侧压系数1-1杂填土1.816.52粉土1.119.229292-1粉质粘土0.519.536190.482粉土1.719.229292-3粉细砂1.019.50250.402-4中粗砂2.519.80320.405卵石圆砾2.721.00500.255-
3、1中粗砂1.220.50400.336-2粉土3.019.118280.417-1中粗砂2.220.80320.2覆土加权容重=19.4kN/m3;断面所在土层加权容重20.3kN/m3,断面土层加权侧压系数为=0.33,水平与竖直基床系数按地质报告资料取平均值为55 MPa/m3。三、 结构尺寸的拟定结构高6.28m,宽5.9m,初衬厚0.25m,二衬厚0.3m,具体结构断面尺寸如图1所示。图1:暗挖隧道单线马蹄形断面图四、 模型及荷载组合1. 计算模型本次计算按照平面应变模型进行,采用结构荷载模式。根据地下结构的埋深以及穿越土层的地质特点,将结构覆土换算成上覆土荷载和侧土压力荷载,施加在结
4、构上进行结构内力分析。二衬结构计算时考虑水压力的作用,采用水土分算及水土合算分别进行内力分析。计算时假定初衬承担全部土荷载,不承担水荷载。二衬承担70的土荷载及全部的水荷载。2. 荷载组合:基本组合1.35永久荷载标准值1.40.7活载标准值准永久组合永久荷载标准值0.7活载标准值施工阶段荷载组合基本组合0.9抗震偶然组合1.2永久荷载标准值1.40.7活载标准值地震荷载标准值人防偶然组合1.2永久荷载人防荷载对于暗挖地下区间及附属结构计算,初衬由施工阶段荷载组合控制,二衬由正常使用极限状态(最大裂缝)或承载能力极限状态控制,本区间暗挖隧道断面小,埋深大,偶然组合不控制二衬结构的配筋。五、 荷
5、载计算及计算简图1. 荷载计算地面超载:20kN/m3,由于结构覆土比较高,计算中地面超载可忽略不计;1) 初衬荷载标准值:覆土加权容重19.4kN/m3,断面土层加权容重20.30kN/m3。土层含水量w20%,考虑施工降水作用含水量w减少10%,则:覆土计算容重;断面土层计算容重顶拱竖向土压力:10.817.6+0.12518.5=192.4kN/m结构侧向土压力: =192.40.3363.5kN/m=(192.4+6.03 18.5)0.33100.3 kN/m底拱地基反力由地基弹簧变形提供,结构自重由程序自行考虑。2) 二衬荷载标准值:a) 水土合算顶拱竖向土压力:10.819.40
6、.7+0.420.30.7=152.3kN/m结构侧向土压力: =152.30.3350.3kN/m=(152.3+5.33 20.3 0.7)0.3375.3 kN/m底拱地基反力由地基弹簧变形提供,结构自重由程序自行考虑。b) 水土分算顶拱竖向水压力: =(11.2-10.7)10=4.7kN/m结构侧向水压力:p1= p0=4.7 kN/m=5.810=58.0kN/m底拱水压力:p3=p2=58.0 kN/m顶拱竖向土压力:10.819.40.7+0.410.30.7=150.0kN/m结构侧向土压力:=150.00.3349.5 kN/m=(150.0+5.3310.30.7)0.3
7、362.2 kN/m底拱地基反力按计算由地基弹簧变形提供,结构自重由程序自行考虑。2. 计算简图初衬计算简图见图2,二衬计算简图见图3(水土合算)、图4(水土分算)。图2:暗挖隧道马蹄形断面初衬计算简图图3:暗挖隧道马蹄形断面二衬计算简图(水土合算)图4:暗挖隧道马蹄形断面二衬计算简图(水土分算)六、 计算结果及配筋计算1. 初衬计算结果及配筋计算计算参数:初衬混凝土为C20;b=1m,h=0.25m,净保护层厚c=40mm;结构重要性系数取为0.9,按对称配筋计算。初衬内力图见图5图7。配筋结果见下表,其中L0为构件计算长度,为经验系数,为相对受压区高度。表2:暗挖隧道马蹄形断面初衬计算结果
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