隧道结构计算

一．设计基本资料

结构断面如附图所示。岩体为Ⅳ级围岩，重度，围岩的弹性抗力系数，基底围岩弹性抗力系数为。初砌材料为混凝土，弹性模量为弹性模量为，重度为,混泥土衬砌轴心抗压强度标准值为,混凝土轴心抗拉强度标准值。

图 衬砌结构断面（尺寸单位：cm）

二．荷载确定

①围岩竖向均布压力

式中：―围岩级别，此处;

     γ― 围岩重度，此处；

     ω—跨度影响系数，，毛洞跨度，其中0。06m为一侧的平均超挖量，时，,此处。

所以，有

此处，超挖回填层重忽略不计急。

②围岩水平均布压力

三．初砌几何要素

1.结构几何尺寸

内轮廓半径为，;

内径﹑所画圆曲线的终点截面和竖直轴的夹角，；

拱顶截面厚度为；

，  

，  

拱轴线半径

2.半拱轴线长度S及分段轴长

分段轴线长度

半拱轴线长度

将半拱轴线长度等分为8块，每段长度为

3.各分块接缝（截面）中心几何要素

①与竖直轴夹角

另一方面， 

角度闭合差。

②接缝中心点坐标计算

当然，也可以直接在附图上量出，。在后面的计算中，只取四位小数。

附图 初砌结构计算示意图

四．计算位移

1.单位位移

用辛普森法近似计算，按计算列表进行。单位位移的计算见附表1。

单位位移值计算如下:

单位位移值计算                       附表1

注：1.-------截面惯性矩，，取单位长度。

2.不考虑轴力的影响。

校核：

说明变位计算准确。

2.主动荷载在基本结构中引起的位移

（1）每一楔块上的作用力

竖向力

式中： --------初砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由附图1量得。

      ，，，，，               ，

水平压力

式中： ---------初砌外缘相邻两截面之间的竖直投影长度，由附图量得。

,,,,,,,。

自重力  

式中： --------接缝的初砌截面厚度。

    注：计算时，应使第八个楔块的面积乘以。

作用于个楔块上的力均列入附表2中，各集中力均通过相应图形的形心。

（2）外荷载在基本结构中产生的内力

                             外荷载位移计算表                     附表2

内力按以下式计算：

弯矩 

轴力

内力计算图示图示见附图2。

式中， ---------相邻两接缝中心点的坐标增值，按下式计算

附图2.        内力计算图示

                             载位移计算表              附表3

计算误差： (在误差范围内)