1围岩压力计算.docx
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1围岩压力计算
1围岩压力计算
深埋和浅埋情况下围岩压力的计算方式不同样，深埋和浅埋的分界按荷载等效
高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判断。
按等效荷载高度计算公式
以下：
P=〔〕hq
式中:
Hp——地道深浅埋的分界高度；
hq——等效荷载高度，hq=q；
q——垂直均布压力（kN/m2）；
γ——围岩垂直重度〔kN/m3）。
二次衬砌承受围岩压力的百分比按下表取值：
表复合式衬砌初期支护与二次衬砌的支护承载比率
初期支护承载比率
二次衬砌承载比率
围岩级别
双车道地道
三车道地道
双车道地道
三车道地道
ⅠⅡ
100
100
安全积蓄
安全积蓄
Ⅲ
100
≥80
安全积蓄
≥20
Ⅳ
≥70
≥60
≥30
≥
40
Ⅴ
≥50
≥40
≥50
≥
60
Ⅵ
≥30
≥30
≥80
≥
85
浅埋地段
≥50
≥30～50
≥60
≥60
～80
浅埋地道围岩压力的计算方法
Q浅
tan。
地道的埋深H大于hq而小于Hp时，垂直压力q浅
Bt
Bt
表各级围岩的
值及
0值
围岩级别
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
θ
0
〔～〕0
〔～〕0
060°～70°50°～60°40°～50°
tan=tan
（tan2
c
1）tanc
c
tan
tan
c
侧压力系数
tan
tan
c
tan
tantanc
tan
tanctan
作用在支护结构两侧的水平侧压力为：
e1=γhλ；e2=γ（h+Ht）λ
侧压力视为均布压力时：
e=1
e
e
2
2
1
Ⅴ级围岩的等效荷载高度hq=×24×[1+×（10-5）]=Hp==27m,H取φ0=45°，θ=φ0=27°，h=20m，tanβ=,λ=,tanθ=,
计算简图：
垂直压力q=19×20×20×10）=m
Pg=πdγ=π××25=m
地基反力P=m
e1=γhλ=19×20×=
e2=γ（h+Ht）λ=19×（20+×=
水平均布松动压力e=（e1+e2）/2=m
Ⅴ级围岩二衬按承受50%围岩压力进行计算，那么
垂直压力为q×50%=m
地基反力为P×50%=m
水平压力为e×50%=m
2衬砌结构内力计算
表等效节点荷载
节点号XYFxFY
1
3
4
5
2
7
6
9
10
11
12
13
14
15
16
1780.
18
19
20
21
22
23
8
25
24
27
28
29
26
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
430
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
表轴力、剪力、弯矩详细数据
节点号
轴力
弯矩
剪力
1
+05
-13456
-10995
2
+05
-63891
3
+05
21398
+05
4
+05
76686
+05
5
+05
+05
-25207
6
+05
+05
+05
7
+06
33983
8
+06
-11168
32574
9
+06
-29519
29638
10
+06
-46347
25395
11
+06
-60967
20073
12
+06
-72813
13909
13
+06
-81442
14
+06
-86540
15
+06
-87920
16
+06
-85526
-14267
17
+06
-79433
-20947
18
+06
-69844
-26988
19
+06
-57093
-32148
20
+06
-41637
-36191
21
+06
-24058
-38891
22
+06
-40029
23
+05
14553
+05
24
+05
+05
18693
25
+05
+05
+05
26
+05
75321
+05
27
+05
22802
60859
28
+05
-5736
10429
29
+05
-10643
-15827
30
+05
-18846
31
+05
10731
-22629
32
+05
24936
-25973
33
+05
41366
-24944
34
+05
57370
-12584
35
+05
66092
20764
36
+05
54844
45380
37
+05
28879
57814
38
+05
58966
39
+05
-38409
50472
40
+05
-67143
34594
41
+05
-86237
14070
42
+05
-92913
43
+05
-86224
-28676
44
+05
-67117
-44728
45
+05
-38371
-53480
46
+05
-52666
47
+05
28940
-40644
48
+05
54916
-16510
49
+05
66173
16532
50
+05
57316
28590
51
+05
40997
29306
52
+05
24050
25569
53
+05
21159
54
+05
17015
内力求解析
〔1〕轴力：
由ANSYS建模解析围岩衬砌内力得出轴力求如图，最大轴力出现在仰拱段，其值为。
轴力求
〔2〕弯矩：
由ANSYS建模解析围岩衬砌内力得出弯矩图如图，最大正弯矩出现在变截面段，其值为·m，最大负弯矩出现在拱顶，其值为·m。
弯矩图
〔3〕剪力：
由ANSYS建模解析围岩衬砌内力得出剪力求如图，最大剪力出
现在仰拱段，其值为。
剪力求
变形图
3.Ⅴ级围岩需要进行配筋计算
〔1〕截面设计
计算轴力：
KN=2×626380=
计算弯矩：
KM=2×92913=m
ξb=,
C25混凝土，轴心受压强度设计值为：
fcd=；
＇
HRB335级钢筋，抗拉强度设计值为：
fsd=fsd=300Mpa；
e=m/n=
长细比l0/h=,按短柱计算，独爱距增大系数η取1，
h0=h-as=400-50=350mm
①鉴识大小独爱受压
e0148mm,
eie0ea0105mm,
属于大独爱受压，
Ne
1fcbh0
2
（10.5）
2
AsAs'
fy'（h0
as'）
1510mm
采用5φ20，As=1570mm2
垂直弯矩作用平面内的受压承载力：
Nu=φ（fcdAs+fsd＇As＇）
=+300x1572）
=>N（=
满足要求
4.截面强度验算
按荷载-结构模型进行设计时，最后要作截面验算。
现行?
铁路地道设计规
范?
规定地道结构计算分为“概率极限状态法设计〞和“破坏阶段法和同意应力
法设计〞两种形式。
对一般地区单线地道整体式衬砌及洞门、单线地道偏压衬砌
及洞门、单线拱形明洞及洞门结构可采用概率极限状态法设计，也可以采用破坏
阶段法设计。
其他地道结构那么要求采用破坏阶段法或同意应力法。
对混凝土矩形构件，当e>时，由抗压强度控制承载能力，不用检算抗裂；
当e≤时，由抗拉强度控制承载能力，不用检算抗压。
地道结构截面抗压强度按下式计算：
KNRabd
式中K-安全系数
N-轴向力〔MN〕
Ra-混凝土或砌体的抗压极限强度〔MPa〕
-轴心独爱影响系数
-构件纵向波折系数
b-结构的纵向计算宽度〔取1m〕
d-截面厚度
从抗裂要求出发，混凝土矩形截面独爱受压构件的抗拉强度按下式计算：
KN（6e-d）≤φR1bd2
式中R1-混凝土的抗拉极限强度
表混凝土和砌体结构的强度安全系数
圬工种类
混凝土
砌体
荷载组合
永久荷载
根本可变
荷载
+
永久荷载+根本
可变荷载+其他
可变荷载
永久荷载+
根本可变
荷载
永久荷载+根本
可变荷载+其他
可变荷载
混凝土或砌体达
到的抗压极限强
度
混凝土到达抗拉
极限强度
强度验算：
M/Nmax=2081400=
M/Nmin=92913/626380=
=
1，采用第①种情况：
e<=进行抗压强度控制验算
KN≤φαRabd
α=〔e/d〕=
KN=2×2081400=4162800N
φαRabd=1×××10^6×1×=6619880N
得KN≤φαRabd，满足要求
2，选第②种情况：
e>=
进行抗拉强度控制验算
KN（6e-d）≤φR1bd2
KN（6e-d）=3×626380×〔6×〕=920402N
φR1bd2=×1××1××10^6=498400N
得KN（6e-d）>φR1bd2，不满足要求
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