高速公路隧道畢業(yè)計(jì)算書(shū)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一 基本資料1</b></p><p><b>　　二 荷載確定1</b></p><p>　　2.1 圍巖豎向均布?jí)毫?</p><p>　　2.2 圍巖水平均布力2</p><

2、;p>　　三 襯砌幾何要素2</p><p>　　3.1襯砌幾何尺寸2</p><p>　　3.2 半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)△S2</p><p>　　3.3 割分塊接縫重心幾何要素3</p><p><b>　　四 計(jì)算位移3</b></p><p>　　4.1 單位位移4&l

3、t;/p><p>　　4.2 載位移——主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移4</p><p>　　4.3 載位移——單位彈性抗力及相應(yīng)的摩擦力引起的位移8</p><p>　　4.4 墻低（彈性地基上的剛性梁）位移12</p><p>　　五 解力法方程13</p><p>　　六 計(jì)算主動(dòng)荷載和被動(dòng)荷載（）分別產(chǎn)生的

4、襯砌內(nèi)力13</p><p>　　七 最大抗力值的求解15</p><p>　　八 計(jì)算襯砌總內(nèi)力16</p><p>　　九 襯砌截面強(qiáng)度檢算（檢算幾個(gè)控制截面）16</p><p>　　9.1 拱頂（截面0）16</p><p>　　9.2 截面（7）18</p><p>　　

5、9.3 墻低（截面8）偏心檢查18</p><p><b>　　十 內(nèi)力圖18</b></p><p><b>　　一 基本資料</b></p><p>　　高速公路隧道，結(jié)構(gòu)斷面如圖1所示，圍巖級(jí)別為V級(jí)，容重，圍巖的彈性抗力系數(shù)，襯砌材料C20混凝土，彈性模量，容重。</p><p>　　圖

6、1 襯砌結(jié)構(gòu)斷面</p><p><b>　　二 荷載確定</b></p><p>　　2.1 圍巖豎向均布?jí)毫Γ?</p><p>　　式中：s——圍巖級(jí)別，此處s=5；</p><p>　　——圍巖容重，此處=18kN/㎡；</p><p>　　——跨度影響系數(shù)，=1+i(Bm-5)，毛洞跨

7、度Bm=12.02m，Bm=5~15時(shí)，i=0.1，此處: =1+0.1×（12.02-5）=1.702</p><p><b>　　所以，有：</b></p><p>　　考慮到初期之處承擔(dān)大部分圍巖壓力，而二次襯砌一般作為安全儲(chǔ)備，故對(duì)圍巖壓力進(jìn)行折減，對(duì)于本隧道按照45%折減，即</p><p>　　2.2 圍巖水平均布力：&l

8、t;/p><p>　　e =0.4×q=0.4×99.2606=39.7043kPa</p><p><b>　　三 襯砌幾何要素</b></p><p><b>　　3.1襯砌幾何尺寸</b></p><p>　　內(nèi)輪廓半徑 r1=5.56m；</p><p&g

9、t;　　內(nèi)徑r1 所畫(huà)圓曲線的終點(diǎn)截面與豎直軸的夾角=100°；</p><p>　　截面厚度d=0.45m。</p><p>　　外輪廓線半徑：R1=5.56+0.45=6.01m</p><p>　　拱軸線半徑：=5.56+0.45×0.45=5.7625</p><p>　　拱軸線各段圓弧中心角：</p>

10、<p><b>　　=100° </b></p><p>　　3.2 半拱軸線長(zhǎng)度S及分段軸長(zhǎng)△S</p><p><b>　　分段軸線長(zhǎng)度:</b></p><p>　　半拱軸線長(zhǎng)度為：S=S1=10.0575m</p><p>　　將半拱軸線等分為8段，每段軸長(zhǎng)為：&

11、lt;/p><p>　　3.3 割分塊接縫重心幾何要素</p><p><b>　?。?）與豎直軸夾角</b></p><p><b>　　角度閉合差=0。</b></p><p>　　各接縫中心點(diǎn)坐標(biāo)可由圖1中直接量出。</p><p><b>　　四 計(jì)算位移<

12、;/b></p><p>　　圖2 襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算圖</p><p><b>　　4.1 單位位移</b></p><p>　　用辛普生法近似計(jì)算，按計(jì)算列表進(jìn)行。單位位移的計(jì)算見(jiàn)表1</p><p><b>　　單位位移計(jì)算如下：</b></p><p><b&

13、gt;　　計(jì)算精度校核為：</b></p><p><b>　　閉合差 </b></p><p>　　4.2 載位移——主動(dòng)荷載在基本結(jié)構(gòu)中引起的位移</p><p>　?。?）每一楔塊上的作用力</p><p><b>　　豎向力： </b></p><p>

14、;　　式中：bi——襯砌外緣相鄰兩截面之間的水平投影長(zhǎng)度，由圖2量得：</p><p>　　單位位移計(jì)算表 表1</p><p>　　注：1. I—截面慣性矩，</p><p>　　2.不考慮軸力的影響</p><p><b>　　自重力：</b>

15、</p><p>　　式中：di——接縫i的襯砌截面厚度，本設(shè)計(jì)為等厚度襯砌； </p><p>　　作用在各楔體上的力均列入表2，各集中力均通過(guò)相應(yīng)的圖形的行心。</p><p>　?。?）外荷載在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力。</p><p>　　楔體上各集中力對(duì)下一接縫的力臂由圖2中量得，分別記為內(nèi)力按照下式計(jì)算（見(jiàn)圖3）。</p>

16、<p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　軸力：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　圖3 內(nèi)力計(jì)算圖示 </p><p>

17、　　載位移計(jì)算表 表3</p><p>　　載位移的計(jì)算表 表2</p><p>　　基本結(jié)構(gòu)中，主動(dòng)荷載產(chǎn)生彎矩的校核為：</p><p>　　另一方面，從表2中得到</p><p><b>　　閉合差</b></p><p>

18、　?。?）主動(dòng)荷載位移（計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表4）。</p><p>　　主動(dòng)荷載位移計(jì)算表 表4</p><p><b>　　計(jì)算精度校核：</b></p><p><b>　　閉合差： </b></p><p>　　4.3 載位移——單位彈性抗力及相應(yīng)的摩擦力

19、引起的位移</p><p>　　（1）各接縫處的抗力強(qiáng)度</p><p>　　抗力上零點(diǎn)假定在接縫3，</p><p>　　最大抗力值假定在接縫6，</p><p>　　最大抗力值以上各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：</p><p><b>　　查表1，算得 </b></p><p

20、>　　最大抗力值以下各截面抗力強(qiáng)度按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　由圖2中量得：</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　按比例將所求得抗力繪于圖2上。</p><p&

21、gt;　?。?）各楔體上抗力集中力</p><p><b>　　按下式計(jì)算：</b></p><p>　　式中：—表示楔體i外緣長(zhǎng)度，可以通過(guò)量取夾角，用弧長(zhǎng)公式求得，的方向垂直于襯砌外緣，并通過(guò)楔體上抗力圖形的形心。</p><p>　　（3）抗力集中力玉摩擦力的合力</p><p><b>　　按下式計(jì)算：

22、</b></p><p>　　式中：—圍巖于襯砌間的摩擦系數(shù)，此處取 。則：其作用方向與抗力集中力的夾角；由于摩擦力的方向與襯砌位移方向相反，其方向向上。</p><p>　　將得方向線延長(zhǎng)，使之交于豎直軸，量取夾角，將分解為水平和豎直兩個(gè)分力：</p><p>　　以上計(jì)算結(jié)果列入表5中。</p><p>　　彈性抗力及摩擦力計(jì)

23、算表 表5</p><p>　?。?）計(jì)算單位抗力及其相應(yīng)的摩擦力在基本結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力</p><p><b>　　彎矩： 軸力：</b></p><p>　　式中：—力至接縫中心點(diǎn)的力臂，由圖2量得。</p><p><b>　　計(jì)算見(jiàn)表6及表7.</b><

24、/p><p>　　計(jì)算表 表7 </p><p>　　計(jì)算表 表6</p><p>　?。?）單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移。計(jì)算見(jiàn)表8.</p><p>　　單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的載位移計(jì)算表 表8</p><p&

25、gt;<b>　　校核為：</b></p><p><b>　　閉合差：</b></p><p>　　4.4 墻低（彈性地基上的剛性梁）位移</p><p>　　單位彎矩作用下的轉(zhuǎn)角：</p><p>　　主動(dòng)荷載作用下的轉(zhuǎn)角：</p><p>　　單位抗力及相應(yīng)摩擦力作用下

26、的轉(zhuǎn)角：</p><p><b>　　五 解力法方程</b></p><p><b>　　襯砌矢高 </b></p><p>　　計(jì)算力法方程的系數(shù)為：</p><p>　　以上將單位抗力及相應(yīng)摩擦力產(chǎn)生的位移乘以，即為被動(dòng)荷載的載位移。求解方程為：</p><p>&l

27、t;b>　　式中：</b></p><p><b>　　式中：，</b></p><p>　　以上解的值應(yīng)帶入原方程，校核計(jì)算。</p><p>　　六 計(jì)算主動(dòng)荷載和被動(dòng)荷載（）分別產(chǎn)生的襯砌內(nèi)力</p><p><b>　　計(jì)算公式為：</b></p><p

28、>　　計(jì)算過(guò)程列入表9、10。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　主、被動(dòng)荷載作用下襯砌彎矩計(jì)算表 表9</p><p>　　主、被動(dòng)荷載作用下襯砌軸力計(jì)算表 表10</p><p>　　七 最大抗力值的求解</p>

29、<p>　　首先求出最大抗力方向內(nèi)的位移。</p><p>　　考慮到接縫5的徑向位移與水平方向有一定的偏離，因此修正后有：</p><p>　　計(jì)算過(guò)程列入表11，位移值為：</p><p><b>　　最大抗力值為：</b></p><p>　　最大抗力位移修正計(jì)算表 表11&

30、lt;/p><p><b>　　八 計(jì)算襯砌總內(nèi)力</b></p><p>　　按下式計(jì)算襯砌總內(nèi)力：計(jì)算過(guò)程列入表12.</p><p>　　計(jì)算精度的校核為以下內(nèi)容：</p><p>　　根據(jù)拱頂切開(kāi)點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)角和相對(duì)水平位移應(yīng)為零的條件來(lái)檢查：</p><p><b>　　式中：<

31、;/b></p><p><b>　　閉合差：</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　閉合差：</b></p><p>　　九 襯砌截面強(qiáng)度檢算（檢算幾個(gè)控制截面）</p><p>　　9.1 拱頂（截面0

32、）</p><p>　　e=0.0880m<0.45d=0.2025m（可） </p><p>　　又有：e=0.0880m<0.2d=0.09m</p><p><b>　　可得 </b></p><p>　　式中：—混凝土極限抗壓強(qiáng)度，取</p><p>　　襯砌總內(nèi)力計(jì)算表

33、 表12</p><p>　　9.2 截面（7）</p><p>　　e=0.0051m<0.2d=0.09m</p><p>　　9.3 墻低（截面8）偏心檢查</p><p>　　其他各截面偏心距均小于0.45d .</p><p><b>　　十 內(nèi)力