衬砌检算.docx

1、衬砌检算4.衬砌结构的设计及检算4.1 衬砌结构的设计隧道在一般情况下应做衬砌，其结构类型及尺寸可根据围岩类型、衬砌工作特点， 并考虑施工条件等，通过工程类比、结构计算或必要的试验确定。隧道衬砌类型主要有 以下几种：整体式模筑混凝土衬砌、装配式衬砌、喷锚支护及复合式衬砌。4.1.1 一般规定(1)隧道一般可采用整体式衬砌或复合式衬砌；在 III 级围岩短隧道中，可采用喷锚衬砌。(2)不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不应小于20cm。(3)位于曲线地段的隧道其断面要加宽。 (4)衬砌拱圈可设计为等截面或边截面形式；IVVI级围岩地段，应采用曲墙有仰拱衬砌。(5)最冷月平均气温低于-15的地

2、区，应根据情况设置变缝。4.1.2 衬砌设计由于隧道围岩级别为级、IV 级和 V 级，根据铁路工程设计技术手册隧道的相关规定，拟采用喷锚支护，复合式衬砌。初期支护时，对于、IV、V 级围岩分别打入 2.0m、2.5m、3.0m 长的锚杆，在围岩破碎段铺设钢筋网，然后喷混凝土；二次衬砌采用全液压衬砌台车浇筑而成，厚度分别为35cm、40cm和45cm。详细衬砌支护参数如 表 4.1 所示。、IV、V 级围岩隧道衬砌结构横断面细部尺寸参照复合式衬砌断面标准图来拟定，衬砌结构横断面图分别见附录一中的图WJHT-04、图WJHT-05 和图WJHT-06。表 4.1 双线隧道复合式衬砌支护参数围 岩

3、级别预留变 形量(cm)初期支护二次衬砌厚度(cm)喷混凝土锚杆位置厚度(cm)位置长度(m)间距(m)拱墙仰拱 4全断面10拱墙2.01.23545IV6全断面20拱墙2.51.24045V12全断面30拱墙3.01.045454.2 衬砌结构的检算隧道衬砌结构根据结构力学方法(荷载-结构模型)，假设衬砌结构与围岩全面、紧密地接触，采用主动荷载加被动荷载(弹性抗力)模式，按照弹性链杆法原理来计算衬砌结构的内力。4.2.1 围岩压力确定(1)围岩压力确定公式采用容许应力法，计算双线深埋隧道衬砌时，围岩压力按松散压力考虑，其水平匀布压力的作用标准值可按垂直匀布压力公式及表 5.2 确定。1)垂直

4、匀布压力q =h 式（4.1）h=0.452s-1w 式（4.2）w=1+i(B-5) 式（4.3）式中 q 围岩垂直匀布压力( kPa ) 围岩重度( kN/m3 )；i当 B5m 时，i 取 0.1；h 围岩压力计算高度( m )；S 围岩级别。2)水平匀布压力表 4.2 围岩水平匀布压力围岩级别IIIIIIIVVVI水平匀布压力00.2d )混凝土构件的抗拉强度应按下式计算：K= 或 K= 式（4.6）式中 K 铁路隧道设计规范所规定的强度安全系数；R1 混凝土的极限抗拉强度，对于C 20 混凝土， R1 取 1.7 MPa 。(2)强度检算按照上述衬砌截面强度检算方法，利用 Excel

5、 软件进行检算，其中初衬强度安全系 数 KP 1.5，二衬强度安全系数 KP 2.4。分别作出隧道 V 级围岩衬砌和二衬的截面强度 检算结果如表 4.3 和表 4.4 所示。表 4.3 V 级围岩初衬衬砌截面强度检算节点轴力（KN）剪力(KN)弯矩（KNM）偏心距（m）截面厚度（m）偏心影响系数e/0.2d偏心状态安全系数检算结果1799.721027.5110.4810.0010.31.000.01小5.1安全2796.09593.488-55.5590.0700.30.661.16大2.8安全3788.825-363.576-70.3590.0890.30.491.49大1.5安全4781

6、.904-498.924-45.4980.0580.30.770.97小4.0安全5777.055-305.80112.8410.0170.31.000.28小5.2安全6770.148-73.70737.1610.0480.30.840.80小4.4安全7760.79357.70522.9640.0300.30.950.50小5.1安全8754.04104.879.9980.0130.31.010.22小5.4安全9746.905133.1345.680.0080.31.010.13小5.5安全10734.083159.4415.2810.0070.31.010.12小5.6安全11712.

7、531173.9113.9540.0060.31.010.09小5.7安全12683.177165.5041.3260.0020.31.000.03小5.9安全13652.819112.265-3.2520.0050.31.010.08小6.2安全14630.7158.091-13.8170.0220.30.990.37小6.3安全15622.749-108.107-18.3120.0290.30.960.49小6.2安全16630.715-167.281-13.8170.0220.30.990.37小6.3安全17652.819-176.008-3.2520.0050.31.010.08小6

8、.2安全18683.177-158.2881.3260.0020.31.000.03小5.9安全19712.531-129.8833.9540.0060.31.010.09小5.7安全20734.083-94.5075.2810.0070.31.010.12小5.6安全21746.905-44.4775.680.0080.31.010.13小5.5安全22754.0465.3469.9980.0130.31.010.22小5.4安全23760.793270.28422.9640.0300.30.950.50小5.1安全24770.148445.52737.1610.0480.30.840.80

9、小4.4安全25777.055387.08612.8410.0170.31.000.28小5.2安全26781.904-72.278-45.4980.0580.30.770.97小4.0安全27788.825-504.402-70.3590.0890.30.491.49大1.5安全28796.095-709.638-55.5590.0700.30.661.16大2.8安全29799.7263.588-0.4810.0010.31.000.01小5.1安全表 4.4 V 级围岩二衬衬砌截面强度检节点轴力（kN）剪力（kN）弯矩（kNm偏心距） （m）截面厚度（m）偏心影响） 系数e/0.2d偏心

10、状态安全系数检算结果1576.883-2027.347-1.2840.0021.2021.0010.01小28.2安全2565.797-377.242-0.1660.0000.8291.0000.00小19.8安全3546.297-212.794-6.7020.0120.591.0080.10小14.7安全4531.874-156.741-7.5930.0140.4691.0090.15小12.0安全5521.924-96.1074.3220.0080.451.0080.09小11.7安全6514.69315.07113.4940.0260.450.9980.29小11.8安全7507.822

11、120.64815.1650.0300.450.9920.33小11.9安全8500.143220.02714.4720.0290.450.9940.32小12.1安全9490.378300.35613.110.0270.4510.9970.30小12.4安全10476.487344.5479.6440.0200.4511.0050.22小12.8安全11457.464337.0793.6110.0080.4521.0080.09小13.4安全12434.741274.711-4.2010.0100.4521.0080.11小14.2安全13412.78161.694-11.2410.0270.4510.9970.30小14.7安全14397.0997.287-19.961