理正岩土隧道衬砌说明
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洞身衬砌(二)2. 装配式(拼接式)衬砌前面介绍整体式混凝土衬砌具有需要养生时间、受力较慢的缺点,那如果在稳定性很差的围岩中修隧道,需要支护结构(衬砌)能立即受力,怎么办呢,或者在西藏高寒地区,就地浇筑混凝土的强度难已达到混凝土强度要求,又怎么办呢?引出已经完成养生过程的衬砌装配式衬砌是按照衬砌的几何形状,将衬砌分成若干个部分在洞外或工厂成批预制好,再运到洞内运用机械拼装。
这种衬砌具备下列优点:◆一经装配成环,不需养生时间,即可承受围岩压力;◆预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装,从而改善了劳动条件;◆拼装时,不需要临时支撑如拱架、模板等,从而节省大量的支撑材料及劳力;◆拼装速度因机械化而提高,缩短了工期,还有可能降低造价。
缺点:◆接缝多,整体性差◆抗渗性差◆需要坑道内有足够的拼装空间◆制备构件尺寸上要求一定的精度目前应用拼装式衬砌的典型是盾构法施工中的管片,那么管片长什么样,用什么材料做成,有哪些类型呢?平板型管片箱型管片管片按断面形式分分为平板型管片和箱型管片,箱型管片,单块管片重量较轻,但管片本身强度不如平板型,特别在盾构顶力作用下易开裂,因此一般用于较大直径的隧道;平板型管片则相反。
管片按材料分类可分为钢筋混凝土管片,钢管片,球墨铸铁管片和复合管片。
最常用的为钢筋混凝土管片。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环,管环通常由A(标准块)、B(邻接块)和K(封顶快)组成,管环分块数为n=x+2+1。
3. 锚喷式衬砌(1)喷射混凝土喷射混凝土是指用喷射机将掺有速凝剂的混凝土拌和料和水汇合成为浆状,以一定压力高速喷射到坑道的岩壁上凝结而成的混凝土。
①喷射混凝土的特点◆充填裂隙加固围岩◆封闭围岩壁面防止风化◆喷射混凝土与围岩组成共同承载体系②喷射混凝土的优、缺点优点:◆柔性支护◆支护及时◆不用模板、拱架◆施工工艺简单缺点:回弹量大、止水性弱(2)锚杆是利用金属或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。
理正岩土隧道衬砌说明背景介绍在现代城市化进程中,交通运输建设是不可或缺的一部分。
为了解决城市交通拥堵和路网不畅的问题,越来越多的城市开始修建地铁和隧道。
而隧道建设中,衬砌的选用是十分重要的一环。
本文将从理正岩土隧道衬砌的选用、安装以及维护等方面进行详细说明。
理正岩土隧道衬砌的选用理正岩土在地质学上是一种灰岩、黄土、泥质砂岩的混合物,具有较高的强度和良好的抗渗性。
因此,选用理正岩土作为隧道衬砌材料具有较好的优势。
然而,选用材料的质量不同将会对隧道建设和运行产生不同程度的影响。
在实际应用中,需要对理正岩土进行细致的勘察,才能够进行适当的材料选择和应用。
理正岩土隧道衬砌的安装首先,进行衬砌安装前,需要将构造物的立面大小进行计算,然后根据需要的规格和尺寸进行定制。
在生产过程中,操作技术和质量管理是至关重要的。
在日常施工中,应确保衬砌的尺寸精度,然后用填土封闭间隙,并确保填土的质量和压实度。
在进行地面开挖时,需要在衬砌前方进行一定距离的边坡处理,以保证衬砌的稳定性和健康运行。
在安装过程中,需要对衬砌进行质量检查和实时监控,并及时采取有效措施,保证衬砌的安全性和质量。
理正岩土隧道衬砌的维护在一定的使用寿命和时间范围内,隧道衬砌需要进行维护和保养。
在进行维护前,需要对其进行仔细的检查和评估,做好固定和更换工作。
隧道衬砌的维护和保养工作主要包括以下几个方面: - 补充砖块或修补裂缝。
- 清理隧道内防火烟雾散射的涂料。
- 排水系统的维护和清理。
- 正确使用化学品和涂料来处理风化和腐蚀问题。
在维护过程中,需要做好相关记录并及时进行补救措施。
总结在隧道建设和管理中,安装、维护和保养隧道衬砌是保障隧道安全和长期使用的关键。
因此,在进行这些工作时,需要对材料质量、制造工艺、施工技术和维护方法等方面进行综合考虑。
整个过程需要在专业人员的指导和监管下完成,既保证了质量,同时也保障了隧道的安全和持续发展。
隧道支护与衬砌梧州外环戚彦平初期支护施工技术1、施工工艺2、施工方法3、施工注意事项4、质检工艺流程、检查项目及标准5、工程质量通病防治一、施工工艺二、施工方法1、锚杆施工方法洞身开挖完经初喷砼后,先由测量人员用油漆按设计标定锚杆位置。
锚杆采用手持风钻进行钻孔,钻孔完成后,需进行检查,发现不合格的孔应补钻。
锚杆必须与岩体主结构面成较大角度布置,当主结构面不明显时,与隧道周边轮廓垂直呈梅花形布置。
锚杆的钻孔及其安装方法应经监理工程师批准,锚杆的钻孔应圆直,孔口岩面应平整,钻孔应与岩面垂直。
注浆锚杆的注浆材、所使用的外加剂、拌合方法、注浆压力、设备和注浆方法都应严格按监理工程师批准。
在孔中锚定锚杆后,将锚杆伸至规定的轴向荷载。
每根锚杆的抗拔力不得低于设计规定,不应低于50KN,每150根锚杆必须抽样一组进行抗拔力试验,每组不少于3根,并符合《锚杆喷射混凝土支护技术标准》的规定。
2、喷砼施工方法喷射混凝土干拌法干拌法是将水泥、砂、石在干燥状态下拌合均匀,用压缩空气将其和速凝剂送至喷嘴并与压力水混合后进行喷灌的方法。
此法须由熟练人员操作,水灰比宜小,石子须用连续级配,粒径不得过大,水泥用量不宜太小,一般可获得28~34兆帕的混凝土强度和良好的粘着力。
但因喷射速度大,粉尘污染及回弹情况较严重,使用上受一定限制。
喷射混凝土湿拌法是将拌好的混凝土通过压浆泵送至喷嘴,再用压缩空气进行喷灌的方法。
施工时宜用随拌随喷的方法,以减少稠度变化。
此法的喷射速度较低,由于水灰比增大,混凝土的初期强度亦较低,但回弹情况有所改善,材料配合易于控制,工作效率较干拌法为高。
将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂,装入喷射机,利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后,以很高的速度喷向岩石或混凝土的外表而形成。
宜采用普通水泥,要求良好的骨料,10mm以上的粗骨料控制在30%以下,最大粒径小于25mm;不宜使用细砂。
〔1〕、准备工作①、检查锚杆安装是否符合设计要求,发现问题及时处理。
隧道衬砌结构类型及应用隧道衬砌是指支持和维护隧道的长期稳定和耐久性的永久结构物。
隧道衬砌必须有足够强度、耐久性和一定的抗冻、抗渗和抗侵蚀性。
常用材料1.石料(1)石料质量要求。
石料应符合设计规定的类别和强度,石质应均匀、耐风化、无裂纹。
(2)石料加工要求。
所有料石加工时,外露面四边整齐、棱角方正,拼缝前口要直,尾部略呈斜面。
每边向内收口不得大于10mm。
2.砂浆(1)砂浆中所用水泥、砂、水等材料的质量标准宜符合混凝土工程相应材料的质量标准。
砂浆中所用砂,宜采用中砂或粗砂,当缺乏中砂及粗砂时,在适当增加水泥用量的基础上,也可采用细砂。
砂的最大粒径,当用于砌筑片石时,不宜超过5m m;当用于砌筑块石、粗料石时,不宜超过2.5mm。
如砂的含泥量达不到混凝土用砂的标准,当砂浆强度等级大于或等于M5时,可不超过5%,小于M5时可不超过7%。
(2)石灰水泥砂浆所用生石灰,成分应纯正,煅烧均匀、透彻。
一般宜熟化成消石灰粉或石灰膏使用,也可磨细成生石灰粉使用。
消石灰粉和石灰膏应通过网筛过滤,并且石灰膏应在沉淀池内储存14d以上。
磨细生石灰粉应经4900孔/cm²筛子过筛。
结构类型1.整体式混凝土衬砌指就地灌注混凝土衬砌,也称模筑混凝土衬砌。
模筑衬砌的特点是:对地质条件的适应性强,易于按需要成型,整体性好、抗渗性强,适用于多种施工条件,如可用木模板、钢模板或衬砌台车等,是我国隧道工程中广泛采用的衬砌结构类型。
按其边墙的形式,又可分为直墙式和曲墙式两种形式。
2.装配式衬砌是指在工厂或现场预先制备成若干构件,运入坑道内,用机械将其拼装成一环接一环的衬砌。
这种衬砌的优点是一经装配成环,不需要养护时间,即可承受围岩压力;由于构件是预先在工厂成批生产的,可以保证质量;在洞内采用机械化拼装,缩短了工期,改善了劳动条件;拼装时不需要临时支撑,可节省大量的支撑材料和劳力。
但装配式衬砌在实际应用中也存在着一些缺点。
如需要坑道内有足够的拼装空间,制备构件尺寸要求一定的精度,接缝多,防水较困难等。
隧道衬砌结构知识、原理和衬砌计算及设
计公式
简介
隧道衬砌结构是用于支撑和保护隧道壁面的一种结构。
衬砌的设计和计算是确保隧道的安全和稳定性的重要步骤。
衬砌结构类型
隧道衬砌结构通常包括以下几种类型:
1. 塑料管衬砌:使用塑料管来加固和保护隧道壁面。
2. 预制混凝土片衬砌:使用预制混凝土片来支撑和保护隧道壁面。
3. 钢筋混凝土衬砌:使用钢筋混凝土结构来加固和保护隧道壁面。
衬砌计算及设计公式
在进行隧道衬砌的计算和设计时,需要考虑以下因素:
1. 隧道直径:隧道的直径是确定衬砌结构尺寸和类型的关键因素。
2. 地层情况:地层的稳定性和承载能力将影响衬砌的安全性和设计方法。
3. 水压情况:如果隧道处于水下或水土压力较大的地区,需要考虑水压对衬砌的影响。
根据以上因素,可以使用以下公式进行衬砌计算和设计:
1. 隧道衬砌尺寸计算公式:根据隧道直径和地层参数计算衬砌的合适尺寸。
2. 衬砌材料选择公式:根据地层情况和环境条件选择合适的衬砌材料。
3. 衬砌厚度计算公式:根据地层情况和水压情况计算衬砌的合适厚度。
结论
隧道衬砌结构的知识、原理和衬砌计算及设计公式对于确保隧道的安全和稳定性至关重要。
根据隧道的直径、地层情况和水压情况等因素,可以选择合适的衬砌结构类型,并使用相应的公式进行计算和设计。
混凝土隧道衬砌施工技术规程一、概述混凝土隧道衬砌是隧道工程中的一个重要组成部分,是为了保证隧道的稳定性、安全性和使用寿命而必须采取的一项措施。
本文将从混凝土隧道衬砌的设计、材料、施工工艺、施工质量控制等方面详细阐述混凝土隧道衬砌的施工技术规程。
二、设计(一)衬砌结构类型混凝土隧道衬砌结构类型一般包括加筋混凝土衬砌和普通混凝土衬砌两种类型。
加筋混凝土衬砌主要用于对隧道变形控制要求较高的区段,如曲线段、陡峭断面、地震带等,以增强衬砌的抗震性和抗变形能力。
普通混凝土衬砌适用于对隧道变形控制要求不高的区段。
(二)截面形式混凝土隧道衬砌的截面形式一般有圆形、椭圆形、马蹄形、方形等多种形式,具体根据隧道的要求和地质条件来确定。
(三)厚度衬砌的厚度一般根据地质条件、隧道直径、荷载等因素来确定,一般不小于250mm。
(四)钢筋配筋混凝土隧道衬砌的钢筋配筋应符合设计要求,在施工过程中必须严格按照设计要求进行钢筋的加工、焊接和安装等工作。
三、材料(一)水泥混凝土隧道衬砌中的水泥应符合国家规定的水泥标准和要求,常用的有普通硅酸盐水泥和高性能混凝土用水泥。
(二)骨料混凝土隧道衬砌中的骨料应符合国家规定的骨料标准和要求,常用的有石子、卵石、河砂等。
(三)水混凝土隧道衬砌中的水应符合国家规定的水质标准和要求,水的PH 值不得小于6.5,水中的杂质含量不得超过规定的标准。
(四)钢筋混凝土隧道衬砌中的钢筋应符合国家规定的钢筋标准和要求,常用的有HRB400、HRB500等。
四、施工工艺(一)模板制作混凝土隧道衬砌的模板制作应严格按照设计要求进行,模板的表面应平整、无裂缝、无毛刺、无翘曲等。
(二)钢筋加工混凝土隧道衬砌的钢筋应严格按照设计要求进行加工、焊接和安装等工作,在加工和焊接过程中应注意钢筋的直径、长度、间距等要求。
(三)混凝土搅拌混凝土隧道衬砌中的混凝土应在专门的搅拌站进行搅拌,并应按照设计要求控制混凝土的配合比和水灰比。
隧道混凝土衬砌技术规程解析一、引言隧道混凝土衬砌技术规程是指在隧道开挖过程中,使用混凝土作为衬砌材料,为隧道提供结构支撑和防护的技术规范和规程。
这些规程旨在确保隧道的安全、稳定和功能的实现。
本文将对隧道混凝土衬砌技术规程进行详细解析,包括相关标准、工艺要求和施工注意事项等方面。
二、技术规程的标准和要求1. 相关标准隧道混凝土衬砌技术规程通常遵循以下相关标准:(1)国家标准:相关国家标准对隧道衬砌设计、材料选用、施工工艺等进行了规定,如《公路隧道工程施工及验收规范》(GB 50783-2012)和《公路隧道工程建设质量验收规范》(JTG D60-2018)等。
(2)行业标准:行业标准是根据国家标准制定的,具体针对隧道混凝土衬砌技术规程的要求,如《公路隧道工程施工技术规范》(JTJ 088-2014)等。
2. 技术要求隧道混凝土衬砌技术规程中通常包括以下技术要求:(1)衬砌结构设计:根据隧道工程的具体情况,确定衬砌结构的类型、尺寸和厚度等。
(2)材料选用:选择适合的混凝土、钢筋和防水材料等,满足隧道衬砌的要求。
(3)施工工艺:制定详细的施工工艺流程,包括混凝土浇筑、衬砌防水、钢筋焊接等。
(4)质量控制:确保混凝土强度、厚度和平整度等符合规定要求,并进行必要的质量检测和验收。
三、施工注意事项在隧道混凝土衬砌的施工过程中,需要注意以下事项:1. 施工环境:施工现场要求通风良好,并保持适宜的温度和湿度,以确保混凝土的质量。
2. 衬砌支撑:在衬砌施工过程中,需要合理设置支撑结构,并考虑衬砌的变形和沉降等因素。
3. 混凝土浇筑:混凝土浇筑应采用合适的方法和设备,确保混凝土均匀、密实、无空隙。
4. 防水措施:在混凝土衬砌后,需要进行防水层的施工,以防止水渗漏损害隧道结构。
5. 质量检测:施工过程中需要进行混凝土强度、厚度和平整度等的检测,以确保衬砌质量符合标准要求。
四、对隧道混凝土衬砌技术规程的观点和理解隧道混凝土衬砌技术规程在隧道工程中起着至关重要的作用。
理正岩土隧道衬砌说明第一章功能概述理正岩土隧道衬砌计算软件采用衬砌的边值问题及数值解法:将衬砌结构的计算化为非线性常微分方程组的边值问题,采用初参数数值解法,并结合水工隧洞的洞型和荷载特点,以计算水工隧洞衬砌在各主动荷载及其组合作用下的内力、位移及抗力分布。
无须假定衬砌上的抗力分布,程序经迭代计算自动得出。
一、衬砌断面类型:⑴圆形⑵拱形⑶圆拱直墙形⑷圆拱直墙形⑸圆拱直墙形⑹马蹄形⑺马蹄形⑻马蹄形⑼高壁拱⑽渐变段⑾矩形⑿圆拱直墙形⒀直墙三心圆拱形⒁三心圆拱形二、支座类型⑴固定⑵简支⑶弹性三、荷载情况⑴围岩压力⑵自重⑶灌浆压力⑷外水压力⑸内水压力四、输出的结果计算书及图形结果:⑴轴力图⑵剪力图⑶弯矩图⑷变形图⑸切向位移图⑹法向位移图⑺转角位移图⑻抗力分布图等第二章快速操作指南操作流程水工隧洞衬砌分析软件的操作流程如图,每一步骤都有相对应的菜单操作。
图操作流程快速操作指南选择工作路径设置工作路径,既可以调入已有的工作目录,也可在输入框中键入新的工作目录,后面操作中生成的所有文件均保存在设置的工作目录下。
图指定工作路径注意:此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。
进入某一计算模块后,还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。
增加计算项目点击【工程操作】菜单中的【增加项目】菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。
图工程操作界面编辑原始数据图数据交互对话框注意: 1. 集中的参数交互界面,即把几乎所有的参数置于一个界面上,操作简单,大大提高了人机交互的效率,这是理正岩土系列软件的一个共性特征。
2. 同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息,方便用户理解参数的意义。
当前项目计算在数据交互对话框中设置好各项参数,点击【计算】按钮来进行当前题目的计算;或者单击[辅助功能]菜单的“计算”。
计算结果查询图计算结果查询界面计算结果查询界面分为左右两个窗口,左侧窗口用于查询图形结果,右侧窗口用于查询文字结果。
第三章操作说明关于计算例题的编辑增加例题与删除当前例题1.通过【工程操作】菜单的“增加项目”和“删除当前项目”来增加一个新的例题或删除当前的例题。
2.“增”或“删”按钮增加一个新的例题或删除当前的例题。
点击“算”按钮打开当前模块的交互界面。
数据的读写通过【辅助功能】菜单的“读入数据文件”可以将原来保存好的数据读进来进行计算;通过【辅助功能】菜单的“数据存盘到文件”可以将当前例题的数据保存在磁盘上。
把典型例题加入例题模板库实际工程中会有一些具有一般代表性的典型例题,当完成该例题的数据交互后,可通过【辅助功能】菜单中的“将此例题加入模板库”把该例题存为例题模板,从而在每次新增例题时可以重复调用该例题的数据,在此基础上修改少量的数据进行计算。
计算简图辅助操作菜单在数据交互界面的左侧图形窗口单击鼠标右键,弹出图形显示快捷菜单,使用该菜单可有效的查看计算简图,可把计算简图存为DXF格式的文件,用AUTOCAD等图形编辑器进行编辑。
第四章编制原理本软件采用衬砌的边值问题及数值解法》附录七隧洞衬砌计算通用程序):将衬砌结构的计算简化非线性常微分方程组的边值问题,采用初参数数值解法,并结合水工隧洞的洞型和荷载特点,以计算水工隧洞衬砌在各主动荷载及其组合作用下的内力、位移及抗力分布。
无须假定衬砌上的抗力分布,程序经迭代计算自动得出。
编制依据:⑴《水工隧洞设计规范》;⑵《水工建筑物》第三版中国水利水电出版社1997年5月第三版;⑶《混凝土结构设计规范》;⑷《水工混凝土结构设计规范》;⑸《水工隧洞设计规范》;⑹《水工隧洞设计规范》;⑺《铁路隧道设计规范》;⑻《公路隧道设计规范》;⑼《水工建筑物抗震设计规范》。
坐标系统于水工隧洞衬砌的特点,本系统采用的坐标系是随衬砌形状不断变化的局部坐标系,即衬砌任一点的法向和切向构成的坐标系。
荷载类型作用于衬砌上的各种荷载主要有:围岩压力、内水压力、外水压力、自重和灌浆压力。
一般来说,程序是分别把形状连续的衬砌段作为一个结构段划分为若干微段,然后分析每个微段上受的荷载,把作用于该微段的荷载转换成作用于该点的切向荷载qr和法向荷载qn。
qn以指向内法向为正,qr以面向外法向向左为正。
衬砌自重1.直线衬砌图转化示意图2.弧线衬砌图转化示意图水压力无论是内水压力还是外水压力其大小沿水位高度呈三角形分布。
程序交互的内水压力水头和外水压力水头相对于同一水头零点,即衬砌底部轴线标高。
对于衬砌上任一点的水压力方向为该点的法向,外水压力指向内法向,内水压力指向外法向。
图左:外水压力右:内水压力内水压力:外水压力:式中:Pw_in ——内水压力;Pw_out ——外水压力;Hin ——内水压力水头,用户交互;Hout ——外水压力水头,用户交互;γw ——水的容重,程序中取10kN/m3; B ——单位长度1m;β ——外水压力折减系数,用户交互。
灌浆压力灌浆压力法向作用于衬砌的外表面,程序可以分别交互顶拱的灌浆压力Pd或其它部分的灌浆压力Pb。
图灌浆压力围岩压力程序可以考虑上下左右4个方向的围岩压力如图:图围岩压力在任一位置围岩压力值Qx 围岩压力分布形状上有3种:均布荷载、梯形荷载、三角形荷载。
1. 均布荷载如图的顶部围岩压力和底部围岩压力为均布荷载。
设均布荷载值为Q,则其在作用范围内任一点的大小均为均布荷载值Q,即: 2. 梯形荷载如图的侧向围岩压力为梯形荷载。
假设梯形分布荷载两端部的值为Q1、Q2,则在其作用范围内任一点的值可通过线性内插求得,即Qx是Q1、Q2、x的函数:3. 三角形荷载三角形荷载在任一位置的围岩压力值Qx也通过线性内插求得,只是式中Q1、Q2其中之一为0。
衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx1. 直线衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx2. 弧线衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx 如图以半圆拱为例,按照荷载等效的原则求得弧段上任意一点实际承受的围岩压力为:式中:Qx ——任一位置围岩压力值Qx,式或式求得;qx ——衬砌上任一点实际承受的围岩压力;α ——计算点与顶点之间包含的圆心角。
图围岩压力衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx在切向和法向的分力式中:qx ——衬砌上任一点实际承受的围岩压力;α ——计算点与顶点之间包含的圆心角;qxτ ——衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx在切向的分力;qxn ——衬砌上任一点实际承受的围岩压力qx在法向的分力。
注意:要灵活理解角度α的位置,对不同方向的围岩压力或不同的弧段位置,α的起始位置是不同的。
图α位置示意图围岩压力估算用户可以在主界面上直接输入围岩压力的各个值,同时也可以采用程序提供的“估算围岩压力”计算器来计算围岩压力各个值。
具体方法如下:水利行业洞室深埋;薄层状及碎裂散体结构的围岩,作用在衬砌上的水平方向和垂直方向的围岩压力按下式计算:式中:qh、qv ——分别为水平和垂直围岩压力强度;B、H ——分别为洞室开挖的宽度和高度;γ ——围岩容重注意:程序输出的围岩压力计算结果是每延米宽度内的围岩压力值,其他各个行业及计算方法计算结果也是每延米宽度内的围岩压力值。
电力行业参见。
铁路行业 1. 深埋a、计算单线深埋隧道衬砌时,围岩压力按松散压力考虑,其垂直均布压力可按下列规定确定:式中:qv ——垂直均布压力;γ ——围岩重度;h ——计算围岩高度,为中间计算结果,用户可修改;S ——围岩级别,如II级围岩即S=2。
b、计算深埋衬砌隧道时,围岩压力按松散压力考虑,其垂直均布压力可按下列规定确定:B ——洞室开挖宽度;H ——洞室开挖高度;h ——为洞顶覆盖层厚度;b1 ——洞室等效半宽;ε ——垂直压力折减系数,中间计算结果,用户可修改。
注意:计算公式适用条件为h≤b1/K,φ地震作用计算地震波传播引起的轴向应力、剪切应力、弯曲应力采用《水工建筑物抗震设计规范》中下式:式中:围岩的压缩波波速的标准值;vp ―― 围岩的剪切波波速的标准值;vs ―― 衬砌材料动态弹性模量标准值; E ―― 衬砌材料动态剪变模量标准值;G ―― r0 ―― 隧洞截面等效半径标准值;ah ―― 水平向设计地震加速度代表值;Tg ―― 场地特征周期;μ ―― 泊松比,《混凝土结构设计规范》或《水工混凝土结构设计规范》给出。
σN ―― 衬砌截面轴向应力代表值;σV ―― 衬砌截面剪切应力代表值;σM ―― 衬砌截面弯曲应力代表值,截面弯曲应力按下图分布。
图截面弯曲应力分布示意图地震作用下地震波传播引起的轴向力N,剪切力V,弯矩M按下式计算:式中:地震波传播引起的衬砌截面轴向力;N ―― 地震波传播引起的衬砌截面剪切力;V ―― 地震波传播引起的衬砌截面剪切力;M ―― 截面面积,截面宽度取单位长;A ――h ―― 截面厚度;荷载组合1. 《混凝土结构设计规范》承载能力极限状态:基本组合值:正常使用极限状态:标准组合值:2. 《水工混凝土结构设计规范》承载能力极限状态:基本组合值:正常使用极限状态:短期组合值:式中:Qik ——第i个荷载标准值,用户交互;γ01 ——承载能力极限状态的结构重要性系数,用户交互;γ02 ——正常使用极限状态的结构重要性系数,用户交互;γi ——第i个荷载的分项系数,用户交互;ψ ——设计状况系数,对应于持久状况、短暂状况、偶然状况,可分别取、、,用户交互。
内力计算基本方程的推导衬砌的微分段ds上作用有切向荷载qt和径向荷载qn,其内力和变位的符号规定如下图所示,即轴向力T 以拉为正、剪力Q以绕计算截面逆时针转动为正、弯矩M以内边受拉为正、法向位移v以外法向为正、切向位移u以面向外法向向右为正、转角位移以逆时针转动为正。
图微分段内力示意图假设弹性抗力与衬砌表面外法向方向的位移成正比。
根据微分段上的静力平衡和变形协调条件,可得到下列方程组考虑始端和终端的边界条件,写成矩阵形式为:略去剪力位移项,并将位移u、v、ψ乘弹性模量E,则X、A、P矩阵:式中:T ——衬砌计算截面的轴向力,以拉为正;Q ——衬砌计算截面的剪力,以逆时针转动为正;M ——衬砌计算截面的弯矩,以内边受拉为正;U’——等于Eu;V’——等于Ev;ψ‘——等于Eψ;u ——衬砌计算截面的切向位移;v ——衬砌计算截面的法向位移;ψ ——衬砌计算截面的转角位移;qt ——衬砌计算截面的切向荷载强度;qn ——衬砌计算截面的法向荷载强度; F ——衬砌计算截面的的截面积;J ——衬砌计算截面的的惯性矩; E ——衬砌材料的弹性模量;K ——围岩的弹性抗力系数;β ——衬砌计算截面处的拱轴曲率;H ——抗力分布参数;当h=1,v>0有弹性抗力;h=0,当v C、D有以下几种情况:1.对称点:Q = 0,u = 0,ψ = 0,边界阵为:2.铰支点:M = 0,u = 0,v = 0,边界阵为:3.固定端:u = 0,v =0,ψ = 0,边界阵为:4.弹性固端:T = KdnU,M = KJnψ,Q = 0,边界阵为:dn ——支端厚度;Jn ——支端截面惯性矩。