在隧道施工模拟中，我们往往采用三维实体单元模拟隧道衬砌，这有其优点，利用三维实体单元能够更好的模拟隧道衬砌与围岩之间的相互作用，然而却给后处理造成了一定麻烦。计算得到的实体单元应力往往不能非常直观的反应衬砌的工作状态及安全性，同时也给二次衬砌结构配筋计算造成了一定的困难。基于上述原因，为了更好地利用实体单元模拟衬砌，并且能够得到直观的计算结果，本文利用FLAC3D 内嵌FISH 语言，编制了FISH 函数，进行二次开发，根据计算得到的实体单元的应力，经过一定处理得到衬砌的弯矩、轴力及安全系数，使衬砌内力更加直观，为评价衬砌的安全性提供了定量数据。
4.4.1 衬砌弯矩、轴力及强度安全系数计算方法
1、 衬砌弯矩、轴力计算方法
考虑到一般衬砌的厚度都比较薄，特别是初期支护，一般只有20cm 左右，在数值模拟过程划分为两层单元已经可以满足计算要求，因此本次计算以衬砌划分为两层单元为例求解。在计算求解之前有必要介绍一下FLAC3D 三维实体单元应力特点：如图4-4所示，FLAC3D 计算得到的单元应力，反应的是其单元质心点的应力状态，也就是说其单元质心点的应力是精确的，正如有限元计算中高斯点的应力是精确的一样，而单元边界上的应力则是由外推得到，存在一定的计算误差，因此在提取单元应力，编制FISH 函数时仅利用实体单元质心处的应力及其它参数。
图4-4 FLAC 单元质心受力图
由FLAC3D 求得衬砌单元应力后，读取衬砌同一截面上两个单元质心的应力及坐标，在衬砌各单元质心应力分量已知的情况下，对于等厚度衬砌，可以按照下述方法求解计算衬砌通过两个对应单元质心的截面上的法向应
[33]，设已知两个对应单元质心及其坐标：质心1（x 1,y 1）, 质心2（x 2,y 2）,则通过这两个单元质心
的衬砌截面与竖直面之间的夹角 2121
arctan x x y y α-=- （4-4） 在所论截面上各个质心点对应的法向应力n σ可按下式计算：
22cos sin sin 2n x y xy σσθσθσθ=++ （4-5）
式中： x σ、y σ、xy σ —所论质心点的应力分量
θ—所论截面的外法线与x σ之间的夹角，以逆时针方向为正，且θα=- 设两个质心点上的法向应力按上式算出且分别为1n σ和2n σ，假定两单元之间法向应力按线性分布，则截面的外边缘法向应力可按下式计算：
12
1212
2n n n n σσσσσξ++=+ （4-6） 1212222n n
n n σσσσσξ
++=- （4-7） 其中对于衬砌划分为两层单元而言，0.5ξ=
在已求得截面边缘应力值1σ和2σ的情况下，根据材料力学压弯组合计算公式，可推出所论截面上的弯矩和轴力的计算表达式为：
12212
M bh σσ-= （4-8） 12
2
N bh σσ+= （4-9） 式中： b 、h —所论截面的宽度和厚度（通常情况下b 取1m ）
对于衬砌划分为三层或更多层单元的计算，我们仅仅提取最内层和最外层单元的应力，并且假设所论截面上的法向应力按线性分布，经简化后其求解方法同上。
2、 衬砌强度安全系数计算方法
根据上述计算得到的内力结果，进而计算衬砌的安全系数,以达到对衬砌安全性进行检验的目的。文献[3]规定,混凝土偏心受压构件按破坏阶段进行强度验算。具体计算方法为根据材料的极限强度,计算出偏心受压构件的极限承载力N 极限,与实际内力相比较,得出截面的抗压(或抗拉) 强度安全系数,检查其是否满足文献[3]的要求。
即: K N N K =≥极限规/ 当由抗压强度控制,即/0.2e M N h =≤ 时: a N R bh ?α=极限 （4-10）
式中: a R 为混凝土极限抗压强度；
?为构件纵向系数,对于隧道衬砌，取?=1；
b 、h 衬砌截面宽度和厚度,通常b 取1m ；
α为轴力的偏心影响系数,按以下经验公式
2310.648(/)12.569(/)15.444(/)e h e h e h α=+-+确定。
当由抗拉强度控制,即/0.2e M N h =≥ 时
1.756/1
l R bh N e h ?=-极限 （4-11） 式中: l R 为混凝土极限抗拉强度。
4.4.2 FISH 函数的编制
FLAC3D 具有强大内嵌FISH 语言，使得用户可以定义新的变量或函数，以适应用户的特殊需要，例如，利用FISH 做以下事情:
(1)用户可以自定义材料的空间分布规律，如非线性分布等。
(2)用户可以定义变量，追踪其变化规律并绘图表示或打印输出。
(3)用户可以自己设计FLAC3D 内部没有的单元形态。
(4)在数值试验中可以进行伺服控制。
(5)用户可以指定特殊的边界条件。
(6)自动进行参数分析。
(7)利用FLAC3D 内部定义的FISH 变量或函数，用户可以获得计算过程中节点、单元参数，如坐标、位移、速度、材料参数、应力、应变、不平衡力等。 基于上述FISH 语言强大的功能，编写了求解衬砌弯矩、轴力、安全系数的FISH 函数，该函数可以实现对所选衬砌单元的应力等参数的读取，并且按上述方法求解弯矩、轴力、安全系数，最后输出结果文件，针对该结果文件编制了后处理作图助手程序，可以方便的绘制衬砌的弯矩、轴力、安全系数的图形。 应力结果数据
set log on
set logfile name.log
print zone stress
set log off
套管安全系数计算 以下是为大家整理的套管安全系数计算的相关范文，本文关键词为套管,安全系数,计算,套管,安全系数,计算,下表,抗拉,，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在医药卫生中查看更多范文。 套管安全系数计算如下表： 抗拉安全系数＝68.6710008.95011.8185.02286=? ??Kn
Kn pp＝ 拉 额 8 .72 .1110008.9－ ＝：其中浮力系数下深每米重量＝浮力系数钢拉ppmρ??? 36.20383
.0791.7＝＝ 抗挤系数＝抗拉 额 mpa pp p抗挤力＝〔（）〕50＝ p抗挤力＝〔ρ固井时的泥浆密度－（1-掏空系数）ρ下次泥浆密度〕 32588.0823.18＝＝抗内压系数＝抗内压额内 mpa
mpa pp 井底最大内压力＝50＝ p内压力＝（ρ下次最大泥浆－ρ地层水）套管下深23.31000 8.9202053.5985.09.3233＝抗拉系数＝? ??Kn ()[]38.12020 2.165.012.100981.0305.21＝抗挤系数＝
??--?mpa 67.12020 2.100981.0645 .139＝抗内压系数＝?? 油套φn80 38.41000 8.9175076.2985.08.1903＝抗拉系数＝???Kn
()[]21.23600 2.165.012.100981.0881.60＝抗挤系数＝ ??--?mpa50.13600 2.100981.036 3.63＝抗内压系数＝?? 〔s抗挤〕＝～ 〔s抗内压〕＝～ 〔s抗拉〕＝～ 说明： ①本井在计算最大内压力时忽略了地层水产生液柱压力；②泥浆密度均采用1.2g/cm；
套管安全系数计算如下表： 抗拉安全系数＝68.6710008.95011.8185.02286=? ??KN KN P P ＝ 拉 额 8 .72 .1110008.9－ ＝： 其中浮力系数下深每米重量＝浮力系数钢 拉P P m ρ??? 36.20383 .0791.7＝＝ 抗挤系数＝抗拉 额 MPa P P P 抗挤力＝0.00981×〔1.2-（1-0.65）×1.2〕×50＝0.383 P 抗挤力＝0.00981×〔×ρ固井时的泥浆密度－（1-掏空系数0.65）×ρ下次泥浆密度〕 32588.0823.18＝＝抗内压系数＝抗内压额内 MPa MPa P P 井底最大内压力＝0.00981×1.20×50＝0.588MPa P 内压力＝0.00981×（ρ下次最大泥浆－ρ地层水）×套管下深 23.31000 8.9202053.5985.09.3233＝抗拉系数＝? ??KN ()[]38.12020 2.165.012.100981.0305.21＝抗挤系数＝ ??--?MPa 67.12020 2.100981.0645 .139＝抗内压系数＝?? 油套φ139.7 N80×9.17
38.41000 8.9175076.2985.08.1903＝抗拉系数＝? ??KN ()[]21.23600 2.165.012.100981.0881.60＝抗挤系数＝ ??--?MPa 50.13600 2.100981.0363 .63＝抗内压系数＝?? 〔S 抗挤〕＝1.0～1.125 〔S 抗内压〕＝1.05～1.15 〔S 抗拉〕＝1.60～2.00 说明： ①本井在计算最大内压力时忽略了地层水产生液柱压力； ②泥浆密度均采用1.2g/cm ； ③各额定压力查钻井手册表3-8（第160～180页）。
第四节 许用应力·安全系数·强度条件. 强度计算。三角函数 由脆性材料制成的构件，在拉力作用下，当变形很小时就会突然断裂，脆性材料断裂时的应力即强度极限σb ；塑性材料制成的构件，在拉断之前已出现塑性变形，在不考虑塑性变形力学设计方法的情况下，考虑到构件不能保持原有的形状和尺寸，故认为它已不能正常工作，塑性材料到达屈服时的应力即屈服极限σs 。脆性材料的强度极限σb 、塑性材料屈服极限σs 称为构件失效的极限应力。为保证构件具有足够的强度，构件在外力作用下的最大工作应力必须小于材料的极限应力。在强度计算中，把材料的极限应力除以一个大于1的系数n （称为安全系数），作为构件工作时所允许的最大应力，称为材料的许用应力，以[σ]表示。对于脆性材料，许用应力 （5-8） 对于塑性材料，许用应力 （5-9） 其中、分别为脆性材料、塑性材料对应的安全系数。 安全系数的确定除了要考虑载荷变化，构件加工精度不同，计算差异，工作环境的变化等因素外，还要考虑材料的性能差异（塑性材料或脆性材料）及材质的均匀性，以及构件在设备中的重要性，损坏后造成后果的严重程度。 安全系数的选取，必须体现既安全又经济的设计思想，通常由国家有关部门制订，公布在有关的规范中供设计时参考，一般在静载下，对塑性材料可取；脆性材料均匀性差，且断裂突然发生，有更大的危险性，所以取，甚至取到5~9。 为了保证构件在外力作用下安全可靠地工作，必须使构件的最大工作应力小于材料的许用应力，即 （5-10） 上式就是杆件受轴向拉伸或压缩时的强度条件。根据这一强度条件，可以进行杆件如下三方 面的计算。 1．强度校核 已知杆件的尺寸、所受载荷和材料的许用应力，直接应用（5-10）式，验算杆件是否满足强度条件。 2．截面设计 已知杆件所受载荷和材料的许用应力，将公式（5-10）改成 ， 由强度条件确定杆件所需的横截面面积。 3．许用载荷的确定 已知杆件的横截面尺寸和材料的许用应力，由强度条件 确定杆件所能承受的最大轴力，最后通过静力学平衡方程算出杆件所能承担的 最大许可载荷。 例5-4 一结构包括钢杆1和铜杆2，如图5-21a 所示，A 、B 、C 处为铰链连接。在 b b n σσ= ][s s n σσ= ][b n s n 0.2~5.1=s n 0.5~0.2=b n ][max max σσ≤= A N ][σN A ≥ ][max σA N ≤
3 安全度分析 根据标准图的设计说明，隧道按照喷锚构筑法原理，衬砌结构由初支和二次衬砌组成，支护参数主要以工程类比为主，并辅以结构数值分析检算。计算时，初期支护为主要承载结构。Ⅱ~Ⅲ级围岩二次衬砌作为安全储备，按承受围岩荷载的30% 检算；Ⅳ~Ⅴ级围岩二次衬砌作为承载结构，分别按承受围岩荷载的50%~70% 检算，得出荷载与结构安全系数。 3.1 围岩压力计算 衬砌荷载根据隧道的地形和地质条件、埋置深度、结构特征和施工方法等因素，按有关公式计算或按工程类比确定，主要考虑围岩压力、结构自重、围岩约束衬砌变形的弹性反力等，不考虑列车活载、冻胀力、地下水压等附加荷载。当施工发现其与设计不符时，应及时修正。对复杂地质条件的隧道，必要时应通过实地量测确定荷载的计算值及其分布规律，本图考虑在浅埋地段的隧道视具体情况采用加强衬砌。 3.1.1 深埋隧道围岩压力计算 计算深埋隧道衬砌时，围岩压力按松散压力考虑，其垂直及水平匀布压力可按下列规定确定。 （1）竖直压力 10.452S q h γγω-=?=??? （3-1） 式中： q ——围岩垂直匀布压力（kPa ）； γ——围岩重度（kN/m3）； h ——围岩压力计算高度（m ）； S ——围岩级别； ω——宽度影响系数，1(5)i B ω=+-； B ——坑道宽度（m ）； i ——坑道宽度每增减1m 时的围岩压力增减率。当B<5m 时，取i ＝0.2， B>5m 时，可取i =0.1。 （2）侧压力 水平匀布压力可按下式计算确定。
e q λ=? （3-2） 式中：λ——侧压力系数，其取值参照围岩级别分别取值。 3.1.2 浅埋隧道围岩压力计算 地面基本水平的浅埋隧道，所受的荷载具有对称性。其计算为： （1）竖直压力 tan 1h q h B γθγ?? =- ?? ? （3-3） [] θ?θ?ββ?βλtan tan )tan (tan tan 1tan tan tan c c c +-+-= （3-4） θ ????βtan tan ) tan()1(tan tan tan 2-++=c c c c （3-5） a h h 5.2= （3-6） 10.452S a h ω-=?? （3-7） ()10.10.5B ω=+?- （3-8） （2）侧压力 λγi i h e = （3-9） 式中: q ——垂直压力（N/m 2）； γ——围岩重度（N/m3）； h ——洞顶地面高度(m)； θ——洞顶土柱两侧摩擦角（°）； λ——侧压力系数，按照围岩级别分别取值； h i ——内外侧任意点至地面的距离(m)； c ?——围岩计算摩擦角（°）； β——产生最大推力时的破裂角（°）； a h ——深埋隧道垂直荷载计算高度（m ）； S ——围岩级别； ω——深埋隧道的宽度影响系数； B ——隧道开挖跨度（m ）。
第四章安全系数计算 根据行业标准《高处作业吊篮安全规则》相关规定：钢丝绳的直径不小于6mm，钢丝绳安全系数不小于9等要求 我公司在此方案中选用8mm的钢丝绳， 钢丝绳选用2*8mm的钢丝绳； 吊篮自重1.3KN，吊篮内活荷载考虑5KN计算 则垂直力：1.3x1.2+1.2x5=7.56KN 钢丝绳受力简图 当吊篮在最右侧时钢丝绳受力最大，只有F2一根钢丝绳承担荷载，用此工况对钢丝绳金星受力计算，对此种工进行节点力分析：F2=W=7.56KN 钢管按照等厚焊接焊角尺寸t=2.0mm,钢管焊接以直角焊缝处理。F=N/helw=8.56/5x2.0x200=3.424N/mm2<160N/mm2 满足焊缝设计值。 吊篮架在使用过程中应每日做到检查一遍，确保安全后才能进入操作，吊篮架需进行定期检查和维护，以避免事故的发生。 第五章吊篮的安全维护和注意事项 （1）加强现场安全检查，使用吊篮前必须由专业人员检查吊篮包括：钢丝绳、焊接缝、U型卡环、工作平台、机械等是否安全可靠；对吊篮的焊缝和用于吊篮悬吊的屋面钢结构的焊缝都需要进行全面检查；对施工工人安全带安全性进行检查，不符合要求的及时更换。 （2）在吊篮施工中施工工人必须戴好安全帽和安全带。安全带挂在结构檩条钢结构 （3）作业前有工长进行安全讲话，挺醒工人对当日工作环境进行安全检查，坚决杜绝违章指挥及违章作业。 （4）坚决杜绝在吊篮作业时打闹或干扰他人工作，禁止在作业时间向下扔物料及传递工具。零散物件放入工具包。 （5）五级（含五级）以上大风机下雨严禁使用吊篮。 （6）严禁随意自拆自改任何吊篮配件，严禁超载运行。 （7）施工吊篮下方必须挂警示牌或安全警示旗进行隔离，并派人监护。 （8）完工后把吊篮内工具及物品清理完毕，用绳子与建筑物固定，并认真做好场地清理。 （9）明确每一个吊篮的编号和负责人。每天上下班都由安全负责人，发现问题及时处理。 （10）吊篮吊挂前应全面检查焊缝是否脱焊和漏焊。 （11）吊篮架在安装操作中遇4级以上大风应停止作业，并安排专人将吊篮架用棕绳与钢结构栓牢固定。 （12）施工过程中施工人员不得在两吊篮间跨越。 （13）吊篮移位时，篮内严禁站人。
绞车计算 富源县祥达煤矿机运部二〇〇八年九月
绞车计算 一、副井提升系统概况 1、初步设计为：JTP1.6×1.5-24绞车提升，提升速度2.5m/s,铺设18Kg/m钢轨提升容器：4辆MF0.75-6型翻斗式矿车串车提矸，2辆XRC15-6/6人行车提人，提升钢丝绳为21.5NAT6×19＋NF1665ZS320-Ⅰ，钢丝绳安全系数：提矸7.14，提人10.2，生产能力15万t/a。 2、实际安装为：JKY2.0/1.5液压绞车,提升速度3m/s, 铺设24kg/m 钢轨，提升容器8辆MF0.75-6型翻斗式矿车提矸，2辆XRB-6/6人行车提人，人行车规格：头车，尾车规格：3960×1222×1538mm，提升斜长：L物=684m、L人=660m；提升容器重量：矿车自重G0=445kg、矿车载重G=1020kg，提升车数n=6；人行车：人行车头车重量G头=2200kg、乘人重量G人＝30×75＝2250kg；提升钢丝绳为26NAT6×19＋NF1670 ZS320-Ⅰ，钢丝绳重量Pk=2.51kg/m,钢丝绳公称抗拉强度R0=1670MPa,钢丝绳最小破断拉力总和（查贵州钢丝绳产品质量证明书）Fh=414KN，实际值为459KN，散煤密度1100kg/m3,散矸密度1600kg/m3，矿车装满系数0.85。 二、计算钢丝绳安全系数 ⑴、计算钢丝绳提矸时的安全系数
钢丝绳最大静张力计算60KN Q j =P k L 物(sin α+f 2cos α)+n(G 0+G)(sin α+f 1cos α) =2.75×684(sin25°+0.20cos25°)+11000(sin25°+0.01cos25°) =5884 kg=7.78 =6964=6.579(13.5 449KN) 6122KG 829KG 0.432 12.2KG =2.75×684(sin25°+0.20cos25°)+7(445+1020)(sin25°+0.01cos25°) =4831 (kg) 式中P k ---------------钢丝绳重量(kg/m) L 物--------------提升距离（m ） α---------------井巷倾角 n----------------串车数 f 1----------------提升容器在倾斜轨道上运行的摩擦系数:0.01 f 2----------------钢丝绳的摩擦系数:0.2 钢丝绳安全系数 理论计算值：m L =73.881 .94831104143 =??=Qj Fh ＞7.5合格 挂绳时：m G =69.981 .94831104593 =??=Qj Fh ＞7.5合格 使用中：m S =01.1081 .948311043.4743 =??=Qj Fh ＞7.5合格 ②、提人时钢丝绳安全系数
荷 载 计 算 公 式 V AC ――AC 段内的剪力（等值或变值） M C ――C 点的弯矩 M x(AC)――AC 段任一点的弯矩
荷载计算 1楼板荷载 120mm厚板： 恒载：20mm水泥砂浆面层 0.02x20=0.4 KN/m2 120mm钢筋混凝土板 0.12x25=3 KN/m2 板底20mm石灰砂浆 0.02x17=0.34 KN/m2 考虑装修面层 0.7 KN/m2 总计 4.44 KN/m2 取4.6KN/m2 活载：住宅楼面活载取2.0 KN/m2 100mm厚板： 恒载：20mm水泥砂浆面层 0.02x20=0.4 KN/m2 100mm钢筋混凝土板 0.1x25=2.5 KN/m2 板底20mm石灰砂浆 0.02x17=0.34 KN/m2 考虑装修面层 0.7 KN/m2 总计 3.94 KN/m2 取4.1KN/m2 活载：住宅楼面活载取2.0 KN/m2 90mm厚板： 恒载：20mm水泥砂浆面层 0.02x20=0.4 KN/m2 90mm钢筋混凝土板 0.09x25=2.25 KN/m2 板底20mm石灰砂浆 0.02x17=0.34 KN/m2 考虑装修面层 0.7 KN/m2 总计 3.69KN/m2 取3.9KN/m2 活载：住宅楼面活载取2.0 KN/m2 2屋面荷载 以100mm厚板为例： 恒载：
架空隔热板(不上人作法) 1.0 KN/m2 20mm防水保护层 0.02x20=0.4 KN/m2 防水层 0.05 KN/m2 20mm找平层 0.02x20=0.4 KN/m2 2%找坡层(焦渣保温层) 0.08x12=0.96 KN/m2 100mm厚钢筋砼板 0.10x25=2.5 KN/m2 20厚板底抹灰 0.2x17=0.34 KN/m2 总计 5.65KN/m2 取6.0KN/m2 活载：按规范GB50009-2001不上人屋面取0.5 KN/m2 梁荷载： 本工程外墙采用多孔砖MU10，墙厚190，内隔墙,卫生间均按120实心砖考虑。标准层： a. 外墙荷载：墙高(3.0-0.6)=2.4m 取层高3000mm， 无窗时：q =2.4x4.1=9.84 取9.84KN/m 1 有窗时： =9.84x0.6=5.91 取5.91KN/m q 2 q =9.84x0.7=6.89 取6.89KN/m 3 墙高(3.0-0.5)=2.5m 取层高3000mm， =2.5x4.1=10.25 取10.25KN/m 无窗时：q 1 有窗时： =10.25x0.9=9.23 取9.23KN/m q 2 =10.25x0.7=7.18 取7.18KN/m q 3 q =10.25x0.6=6.15 取6.15KN/m 4 墙高(3.00-0.4)=2.6m 取层高3000mm， =2.7x4.1=10.66 取10.66KN/m 无窗时：q 1 有窗时：q =10.66x0.9=9.6取9.6KN/m 2 =10.66x0.7=7.47取7.47KN/m q 3 =10.66x0.6=6.34 取6.34KN/m q 4 b.分户墙梁荷载：墙高(3.0-0.6)=2.4m 取层高3000mm， =2.4x3.8=9.12 取9.12KN/m 无窗时：q 1