隧道的结构计算公式及强度验算

5.1.4 隧道洞门结构设计1、计算假设及相关规定洞门的端墙和翼墙均可视为墙背承受土压力的挡土墙结构，根据挡土墙理论设计。

本端墙式洞门按计算挡土墙的方法分别核算各不同墙高截面的稳定性和强度，以此决定端墙的厚度和尺寸。

为简化洞门墙的计算方法和便于施工，只检算端墙最大受力部位的稳定性和强度，据此确定整个端墙的厚度和尺寸，这样虽增加了一些圬工量，但从施工观点看．却是合理的。

由于洞门端墙紧靠衬砌，又嵌入边坡内，故其受力条件较挡土墙为好。

此有利因素可作为安全储备．在计算中是不予考虑的。

洞门翼墙与端墙一样，也可采用分条方法取条带计算。

由于翼墙与端墙是整体作用的；故在计算端墙时，应考虑翼墙对端墙的支撑作用。

计算时先检算翼墙本身的稳定性和强度，然后再检算端墙最大受力部位的强度及其与翼墙一起的滑动稳定。

在计算翼墙时，翼墙与端墙连结面的抗剪作用是不考虑的。

按挡土墙结构计算洞门墙时，设计是按极限状态验算其强度，并验算绕墙趾倾覆及沿基底滑动的稳定性。

验算时依据下表的规定，并应符合《公路路基设计规范》、《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》、《公路桥涵地基与基础设计规范》的有关规定。

洞门验算表如表5.2所示：表5.2 洞门墙的主要检算规定表墙身截面荷载效应值Sd ≤结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面荷载效应值Sd≤结构抗力效应值Rd（按极限状态计算）墙身截面偏心距e ≤0.3倍截面厚度滑动稳定安全系数KO≥1.3基底应力ζ≤地基容许承载倾覆稳定安全系数Ko≥1.6基底偏心距e 岩石地基≤H/5～B/4；土质地基≤B/6（B为墙底厚度）洞门设计计算参数数按现场试验资料采用。

缺乏的试验资料，参照表5.3选用。

表5.3 洞门设计计算参数数表仰坡坡率计算摩擦角φ(O) 重度γ(kN/m3) 基底摩擦系数f 基底控制压应力(MPa) 1:0.5 70 25 0.60 0.801:0.75 60 24 0.50 0.601:1 50 20 0.40 0.40～0.351:1.25 43～45 18 0.40 0.30～0.2s1:1.5 38～40 17 0.35～0.40 0.252、洞门结构计算1)、计算数据①、地质特征：Ⅴ级围岩，端墙背后采用粗颗粒土回填。

一．基本资料惠家庙公路隧道，结构断面尺寸如下图，内轮廓半径为 6.12m ，二衬 厚度为 0.45m 。

围岩为 V 级，重度为19.2kN/m3，围岩弹性抗力系数为 1.6×105kN/m3，二衬材料为 C25 混凝土，弹性模量为 28.5GPa ，重度 为 23kN/m 3。

考虑到初支和二衬分别承担部分荷载，二衬作为安全储备，对其围岩压力进行折减，对本隧道按照 60%进行折减。

求二衬内力，作出内力图，偏心距分布图。

1）V1级围岩，二衬为素混凝土，做出安全系数分布图，对二衬安全性进行验算。

2）V2级围岩，二衬为钢筋混凝土，混凝土保护层厚度 0.035m ，按结构设计原理对其进行配筋设计。

二．荷载确定1.围岩竖向均布压力:q=0.6×0.45⨯12-S γω式中: S —围岩级别，此处S=5；γ--围岩重度，此处γ=19.2KN/3m ；ω--跨度影响系数，ω=1+i（m l -5），毛洞跨度m l =13.14+2⨯0.06=13.26m ，其中0.06m 为一侧平均超挖量，m l =5—15m 时，i=0.1,此处ω=1+0.1⨯(13.26-5)=1.826。

所以，有：q=0.6×0.451-52⨯⨯19.2⨯1.826=151.456（kPa ）此处超挖回填层重忽略不计。

2.围岩水平均布压力：e=0.4q=0.4⨯151.456=60.582（kPa ） 三．衬砌几何要素 5.3.1 衬砌几何尺寸内轮廓线半径126.12m , 8.62m r r ==内径12,r r 所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角1290,98.996942φφ=︒=︒； 拱顶截面厚度00.45m,d = 墙底截面厚度n 0.45m d =此处墙底截面为自内轮廓半径2r 的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。

外轮廓线半径：110 6.57m R r d =+= 2209.07m R r d =+=拱轴线半径：'1200.5 6.345m r r d =+= '2200.58.845m r r d =+=拱轴线各段圆弧中心角：1290,8.996942θθ=︒=︒5.3.2 半拱轴线长度S 及分段轴长S ∆分段轴线长度：'11190π 3.14 6.3459.9667027m 180180S r θ︒==⨯⨯=︒︒'2228.996942π 3.148.845 1.3888973m 180180S r θ︒==⨯⨯=︒︒半拱线长度：1211.3556000m S S S =+=将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：11.3556 1.4194500m 88S S ∆===5.3.3 各分块接缝（截面）中心几何要素（1）与竖直轴夹角i α11'1180 1.4194518012.8177296π 6.345πS r αθ∆︒︒=∆=⨯=⨯=︒ 21112.817729612.817729625.6354592ααθ=+∆=︒+︒=︒ 32125.635459212.817729638.4531888ααθ=+∆=︒+︒=︒43138.453188812.817729651.2709184ααθ=+∆=︒+︒=︒54151.270918412.817729664.0886480ααθ=+∆=︒+︒=︒ 65164.088648012.817729676.9063776ααθ=+∆=︒+︒=︒ 76176.906377612.817729689.7241072ααθ=+∆=︒+︒=︒2'2180 1.419451809.2748552π8.845πS r θ∆︒︒∆=⨯=⨯=︒ 87289.72410729.194855298.996942ααθ=+∆=︒+︒=︒另一方面，8129012.817729698.996942αθθ=+=︒+︒=︒ 角度闭合差Δ≈0。

贵阳9米台车结构计算书一概括模板台车就位完毕，整个台车两端各设一个底托传力到初支底面上。

枕木高度：H=200mm；钢轨型号为：43Kg/m（H=140mm）；台车长度为9米，面板为δ10mm×1500mm，二衬混凝土灌注厚度0.5米，一次浇注成型。

模板台车支架如图1。

计算参照《建筑结构载荷规范》（GB5009-2001）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

模板支架图二载荷计算（1）载荷计算1）上部垂直载荷永久载荷标准值：上部混凝土自重标准值：1.9×0.5×9×24=205.2KN钢筋自重标准值：9.8KN模板自重标准值：1.9×9×0.01×78.5=13.4KN弧板自重标准值：9×0.3×0.01×2×78.5=4.2KN台梁立柱自重：0.0068×（1.0 +1.25）×2×78.5=2.4KN上部纵梁自重：（0.0115×5.2+0.015×1.9×2）×78.5=9.17KN 可变载荷标准值：施工人员及设备载荷标准值：2.5KN/㎡振捣混凝土时产生的载荷标准值：2.0KN/㎡2）中部侧向载荷永久载荷标准值：新浇注混凝土对模板侧面的压力标准值：F=0.22r c t0β1β2v1/2=0.22×25×8×1.2×1.15×10.5=60.6KN/㎡F=r c H=25×3.9=97.5KN/㎡取两者中的较小值，故最大压力为60.6KN/㎡有效压力高度h=2.42m换算为集中载荷：60.6×1.9×0.6=69.1KN其中：F——新浇混凝土对模板的最大侧压力；r c——混凝土的表观密度；t0——新浇混凝土的初凝时间；v——混凝土的浇注速度；H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度；β1——外加剂影响修正系数；β2——混凝土坍落度影响修正系数；h——有效压力高度。

第一章绪论1. 隧道:构筑在离地面一定深度的岩层或土层中用作通到底建筑物2. 隧道分类:按周围介质分：岩石隧道和土层隧道;按用途不同分：交通隧道和市政工程隧道3. 公路隧道：穿越公路路线障碍物的交通隧道4. 公路隧道的主要特点:(1)断面形状复杂：宽而扁，高：宽<=1.; 常有特殊构造：岔洞，紧急停车带回车区，以及双连拱隧道，小间距隧道，双层隧道;(2) 荷载形式单一：主要是围岩压力，方向不会改变;(3)附属设施多：通风,照明,交通信号,消防,监控设施5. 断面几何形状:考虑功能和经济的两方面:马蹄形,圆形(盾构开挖),拱形(山岭隧道),双连拱(浅埋土层,地形受限),矩形(沉管法,城市隧道)6.. 衬砌的结构类型分为四类:整体式砼衬砌;装配式衬砌;锚喷支护衬砌;复合式衬砌7.. 整体式砼衬砌又可分为:半衬砌;厚拱薄墙衬砌;直墙拱形衬砌;曲墙拱形衬砌(1)半衬砌:适用于岩石较坚硬并且整体稳定或基本稳定的围岩; 对于侧压力很大的较软岩层或土层,为避免直墙承受较大压力,采用落地拱(2)厚拱薄衬砌:适用于水平压力很小的情况,拱脚较厚,边墙较薄(3) 直墙拱形衬砌:铁路隧道常用,竖向压力较大,水平侧压力不大(4)曲墙拱形衬砌:地质条件差,岩石破碎松散和易于坍塌地段8. 装配式衬砌:用于盾构法施工,深埋法施工,TBM 法施工9. 锚喷支护衬砌:喷混凝土和加锚杆两方法的统称。

常用方法：喷混凝土，钢筋网喷混凝土，锚杆喷混凝土，钢筋网锚杆混凝土，钢纤维喷混凝土;特点：有很强时效性，新奥法和挪威法10. 复合式衬砌：主要应用于含水量较多的地段，外层为锚喷支护，中间有一层防水层，内层多为整体式衬砌，新奥法多采用11. 初始地应力场由两种力系组成:自重应力分量;构造应力分量影响因素：一类是和地壳的运动，地下水的变化以及人类活动等因素有关12. 构造应力场：区域性明显，测试方法：解析反演法，原位测试法(1)地质的构造过程不公改变了地质的重力应力场，而且还有一总分残余在岩体内(2) 构造应力场在一定深度内普遍存在且多为水平分量(3)构造应力具有明显的区域性和时间性13. 作用在隧道结构上的荷载分为三类:主要荷载(就是长期作用的荷载,包括地层压力,围岩弹性抗力,结构自重力,回填岩土重力，地下静水压力及使用荷载); 附加荷载(指非经常作用的荷载，包括施工荷载，灌浆压力，局部落石以及有温度变化或砼收缩引起的温度应力和收缩用力) ;特殊荷载(一些偶然发生的荷载，如炮弹冲击力和爆炸时产生激波压力，地震力，车祸时冲撞力)14. 形变压力: 由岩体变形所产生的挤压力;15. 松散压力: 岩体坠落、滑移、坍塌所产生的重力16. 围岩压力：形变压力和松散压力统称为围岩压力17. 影响围岩压力的因素：a岩土的重力b岩体的结构c.地下水的分布d.隧道洞室的形状和尺寸e. 初始地应力18•确定围岩压力的方法：a•现场量测b•理论估算c工程类比法19•常用的围岩分类方法：a岩石坚固系数分类法b•太沙基理论c•铁路围岩分类法d•人工岩石洞室围岩分类法e.水工隧道围岩分类法20. 隧道结构计算的任务：就是采用数学力学的方法，计算分析在隧道修筑的整个过程中 (包括竣工，运营)a.隧道围岩及衬砌的强度 b.刚度和稳定性，为隧道的设计及施工提供具体设计参数21. 隧道的计算方法可分为三大部分： a.刚体力学法b.结构力学法(荷载位移法)c.连续介质力学法(地层结构法)22. 附：19 世纪后期，砼材料与钢材料的出现，地下结构的建造于计算进入地下连续拱形框架结构阶段，而计算的理论基础为线弹性结构力学；地下连续拱形框架结构式一种超静定弹性结构系统，荷载为地层压力，优点：以结构力学原理为计算理论基础缺点：没有考虑地层对衬砌结构变形所产生的弹性抵抗力23. 如果人工考虑隧道衬砌和地层的相互作用，地下结构的计算方法仅分为结构力学方法和连续介质力学方法24. 造成隧道结构计算结果不能直接应用的主要原因:(1) 围岩的物理力学参数无法准确确定(2)隧道的荷载量级很大,无法准确给出(3) 围岩自承能力除受围岩自身条件影响外,还受施工方法、时间、支护形式、洞室几何尺寸等的影响( 4)围岩本构关系复杂和屈服性准则不完善性，使围岩自承能力无法发挥第二章隧道结构计算的结构力学法1. 在分析过程中首先要确定地层压力，然后计算衬砌在地层压力和其他荷载作用下的内力分布，最后根据内力分布对衬砌结构断面进行验算2. 荷载结构法和计算地表结构所采用的结构力学方法基本相同，主要差别是衬砌结构在变形过程中要受到周围介质的限制，分为力法与位移法3. 拱形半衬砌隧道的结构计算： ( 1)半衬砌结构可简化为弹性固定平面无铰拱(计算模型) (2)拱顶截面建立位移协调方程，由拱顶截面的位移协调方程得拱脚处的位移和转角( 3) 将拱脚位移和转角方程代入拱顶截面位移协调方程，得关于未知力X1 ，X2 的线性代数方程组，可得拱顶截面未知力( 4)各截面强度校核4. 拱形曲墙隧道的结构计算： (1)假定弹性抗力为镰刀形分布，拱形曲墙式衬砌的计算模型为墙角弹性固定而两侧受周围约束的无铰拱( 2)通过h点的变形协调条件计算弹性抗力bh(3)计算主动荷载作用下衬砌的内力(4) b h=1时衬砌的内力⑸求出最大抗力值b h(6)用叠加的方法求出衬砌内任一点的内力5. 拱形曲墙隧道的结构计算模型：竖向荷载所引起的侧墙部分的变形，将受到侧面围岩的约束，形成一个抗力区，这里假定弹性抗力为镰刀形，其量值用 3 个特征值控制：抗力上零点对一般与对称中线夹角为40°-60°；抗力下零点在拱脚处；最大抗力点h 在衬砌最大跨度处，一般在抗力区2/3 处6. 拱形直墙隧道的局部变形法:在分析拱形直墙式隧道结构时,需将拱圈与直墙分开考虑,拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱,弹性抗力假定为二次抛物线分布,边墙视为弹性地基梁,全部抗力有文克勒假设确定,墙顶和拱脚弹性固结,墙脚与基岩间有较大的摩擦力,无水平位移发生,他在基岩的作用视为刚性体7•外荷载产生的位移卩hp和直墙拱的结构计算:(1)由弹性地基梁公式，计算系数卩1, 3 1,卩2, 3 2(墙顶位移)(2)由主动荷载及单位弹性抗力所产生的h点位移计算单位弹性抗力所产生的位移h b (3)由口hp和口h b求得弹性抗力b h (4)根据任一截面i处的内力表达式得拱的截面内力( 5)求出直梁的内力( 6)校核8•隧道衬砌结构计算的矩阵力法计算步骤：(1)计算［F0］(2)计算［丫SX］并将其转化为［丫SX］'⑶计算［丫SP］并将其转化为［丫SP］' (4)计算［Fxx］,［Fxp］(5)计算赘余力{x} (6)计算衬砌单元节点{s} ( 7)计算衬砌节点位移{ S }9•隧道衬砌结结构计算的矩阵位移法计算步骤：(1)计算衬砌单元刚度位移矩阵( 2)计算链杆刚度( 3)计算墙底支座的刚度矩阵( 4)集成总体刚度矩阵,并计算各元素值( 5)消去已知位移( 6)计算节点位移( 7)计算单元节点力10•拱形直墙计算模型：拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱，拱圈弹性抗力假定为二次抛物线分布,边墙视为弹性地基梁,全部抗力由文壳勒假设确定。

隧道工程课程设计姓名：专业班级：学号：指导老师：目录第一章工程概况 01.1 隧道概况 01.2 工程地质及水文地质 01.2.1工程地质 01.2.2 水文地质 0第二章隧道深浅埋判定及围岩压力的计算 (1)2.1 深浅埋隧道的判定原则 (1)2.2 围岩压力的计算方法 (1)2.3 Ⅳ级围岩计算 (2)2.3.1 Ⅳ级围岩深浅埋的判定 (2)2.3.2 Ⅳ级围岩压力的计算 (3)2.4 Ⅴ级围岩的计算 (3)2.4.1 Ⅴ级围岩深浅埋判定 (3)2.4.2 Ⅴ级围岩压力的计算 (3)第三章衬砌内力计算与检算 (4)3.1 Ansys的加载求解过程 (4)3.2 衬砌结构强度检算原理 (4)3.3 IV级围岩衬砌内力计算与强度检算 (5)3.4 V级围岩衬砌内力计算与强度检算 (9)第四章衬砌截面配筋计算 (18)4.1 截面配筋原理 (18)4.2 IV级围岩配筋计算 (18)4.3 V级围岩配筋计算 (19)4.3.1 断面1的配筋计算 (19)4.3.2 断面2的配筋计算 (20)第一章 工程概况1.1 隧道概况太中银铁路为客货共线的双线铁路。

线路上一共建有22座隧道，其中王家庄2号隧道位于王家庄东侧，隧道进口地势较陡，此处岩石裸露，进口前方为一冲沟，冲沟内有水，地势狭窄。

出口坡度陡，为黄土覆盖，并有大量植被，出口前方为一冲沟，沟内地势平缓，沟内经过开采，原有地形已改变。

隧道进口里程DK194+082，出口里程DK194+450，全长368m 。

隧道位于半径为5000m 曲线上，隧道内坡度为7.5‰的下坡，最大埋深61.08m 。

隧道进出线间距4.49m ，DK194+340至出口线间距为4.40m 。

1.2 工程地质及水文地质1.2.1工程地质(1) 隧道洞身通过的地层为第四系中更新统洪积层老黄土，奥陶系下统灰白色石灰岩。

地层描述如下：老黄土：稍湿、坚硬状态，具垂直节理;奥陶系下统灰白色石灰岩：强风化～弱风化，节理发育，岩层产状195°∠15°。

第三章 初期支护结构验算3.1 确定计算参数〔1〕依据《公路隧道设计标准JTGD70202X 》确定的支护参数见表3.1表3.1 初期支护结构设计参数表〔2〕隧道的几何尺寸及围岩的计算参数见表3.2表3.2 隧道设计参数表①其中0p H γ=，γ为围岩的容重，H 为隧道埋深；②表中隧道当量半径a 为将隧道形状视为圆形时圆的半径，对马蹄形隧道，其计算当量半径a 可用下式求得22()22BF a F+= 式中：F ——隧道开挖高度，cm ； B ——隧道开挖宽度，cm 。

代入数值得：22()22B F a F +==221280()1005.6221005.6a +=⨯=943cm 〔3〕初期支护材料的力学性能C20喷射混凝土极限抗压强度cs R 取10MPa 〔喷射混凝土抗压强度龄期为3天〕； C20喷射混凝土极限应变0.3%s ε=； 砂浆与围岩之间的抗剪强度g 0.4MPa τ=； V 级围岩单轴极限抗压强度R=20MPa 。

3.2 计算隧道周边设计支护阻力i p 与径向位移i u通过查阅相关资料可知，对于V 级围岩，其径向松弛主要在距洞壁2.5m 深的范围内，马蹄形隧道围岩发生松弛时，其等代圆的计算当量半径p R 〔塑性区的塑性半径〕可用下式计算：222()()22()p B W F W R F W +++=+ 式中：W ——为隧道围岩松弛范围对V 级围岩，W=250cm ； 代入数值计算可得：222()()22()p B W F W R F W +++=+ =2212802250()(1005.6250)29432(1005.6250)cm +⨯++=⨯+ 当假定隧道为圆形，围岩视为各向同性、均匀、连续、初始地应力只考虑围岩的自重应力，侧压力系数1λ=。

依据弹塑性理论和莫尔-库伦强度准则，可导出：〔1〕隧道围岩塑性区半径p R 和周边支护阻力i p 的关系：1sin 2sin 0(1sin cos cot )()cot rr pr r i r rR p C C a p C φφφφφφ---+=+ 式中：p R ——塑性区半径； a ——隧道当量半径； 0p ——隧道围岩的自重应力；i p ——隧道的设计支护阻力，即隧道围岩开挖后到达弹塑性应力平衡时，必须在洞壁上施加的径向支护力；r r C C φφ、、、——隧道围岩在弹性状态和塑性状态的粘聚力和内摩擦角。

隧道工程课程设计 The following text is amended on 12 November 2020.隧道工程课程设计说明书The structural design of the Tunnel作者姓名：专业、班级：道桥班学号：指导教师：设计时间：目录隧道工程课程设计一．课程设计题目某高速铁路隧道V 级围岩段衬砌结构设计(设计时速350Km/h,隧道埋深127m ，单洞双线)二．隧道的建筑限界隧道的建筑限界根据《铁路隧道设计规范》TB10003-2005有关条文规定，隧道的建筑限界高度H 取，行车道宽度取2⨯，如图所示三．隧道的衬砌断面拟定隧道的衬砌，衬砌材料为C25混凝土，弹性模量Ec=×107kPa ，重度γh=23kN/m3，衬砌厚度取50cm ，如图所示。

四．荷载确定围岩压力计算计算围岩竖向均布压力：10.452s q γω-=⨯式中：s ——围岩类别，此处s=5；γ——围岩容重，此处γ=22KN/m3；ω——跨度影响系数毛洞跨度8.5B m =B =5,0.1B m i >=，此处1(5)10.1(8.55) 1.35i B ω=+-=+⨯-=所以有：40.452 1.359.72h m =⨯⨯= 因是松软围岩，故m H 127m 3.24h 5.2p <== 所以此隧道为深埋隧道。

围岩竖向均布压力10.452s q γω-=⨯=×1-52×22×=围岩水平压力围岩水平均布压力：()m 106.92)KN/~(64.1550.0~30.0e ==q 取其平均值 m KN q e /54.85=⋅=λ 深埋隧道荷载计算(1)作用在支护结构上的垂直压力由于q ph H H <<，为便于计算，假定岩土体中形成的破裂面是一条与水平成β角的斜直线，如图所示。

EFGH 岩土体下沉，带动两侧三棱体（图中FDB 和ECA ）下沉，整个岩土体ABDC 下沉时，又要受到未扰动岩土体的阻力；斜直线AC 或BD 是假定的破裂面，分析时考虑内聚力c ，并采用了计算摩擦角c ϕ；另一滑面FH 或EG 则并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力。

隧道工程报告一、工程概略末地域一暗挖双线马蹄形隧道，埋深h=60m，围岩等级为v级，地层平均容重16.0 kN/m3。

宽度B=13.08m，隧道采用复合式衬砌方式，衬砌厚度为0.55m，配筋采用Ф22@200mm，钢材采用HRB335，钢筋维护层厚度50mm。

二、计算1、衬砌结构的计算模型隧道工程修建物是埋置于地层中的结构物，它的受力和变形与围岩亲密相关，支护结构与围岩作为一个一致的受力体系相互约束，共同任务。

这种共同作用正是地下结构与空中结构的主要区别。

依据本工程浅埋及松懈地层的特点，运用阶段结构平安性检算采用〝荷载—结构〞形式，行将支护和围岩分开思索，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。

支护结构与围岩的相互作用是经过弹性支承对支护结构施加约束来完成的。

计算模型中，二衬结构采用弹性平面梁单元模拟，弹性抗力以及隧底地基均采用弹簧单元模拟。

组合荷载依据不同作用方向区分转换成等效节点力施加在相应的单元结点上。

详细计算模型见图1。

图1 计算模型2、荷载计算围岩压力计算参照课本中有关我国铁路隧道引荐的方法停止确定〔双线隧道〕或参照«铁路隧道设计规范»，深浅埋区分计算。

按破坏阶段设计计算垂直压力公式：q=r x h q = 0.45 x 2^(s-1) x r x w式中：h q——等效荷载高度值S——围岩级别r——围岩的容重w——宽度影响系数，其值为w=1+i〔B-5〕计算得，q=0.45x2^(5-1)x16000x1.805=2.082816e5N/m水平均布松动压力系数取0.4，那么e=0.4q=0.8331264e5N/m3、ANSYS操作命令流!荷载——结构方法计算(马蹄形断面〕finish !参与以后处置顺序/clear !肃清以前数据,重新末尾一个新的剖析/COM,Structural !定义剖析类型,结构剖析(热剖析、流体剖析等)/prep7 !进入前处置器*AFUN,deg !定义角度单位为度〔缺省为弧度，RAD〕! 定义建模及资料参数的一些变量值*set,Py,2.082816e5 !定义垂直围岩压力大小〔假定有地表荷载加地表荷载值〕*set,px1,0.8331264e5*set,px2,0.8331264e5*set,cylxsh,0.4 !定义侧压力系数*set,cyl,Py*cylxsh !水平侧压力*set,CQHD,0.55 !定义初支或二衬厚度*set,CQDYCD,0.105 !定义梁单元长度参数及弹簧单元面积〔梁单元长度与弹簧单元面积相等〕*set,CQETXML,31e9 !定义衬砌〔初支或二衬〕的弹性模量*set,CQUBSB,0.2 !定义衬砌的泊松比*set,WYTXKL,100e6 !定义围岩的弹性抗力系数*set,WYMD,1600 !定义围岩的密度*set,CQMD,2500 !定义衬砌的密度!定义单元类型及资料属性及单元实常数et,1,beam3 !定义1号单元为梁单元mp,ex,1,CQETXML !定义1号资料的弹性模量mp,prxy,1,CQUBSB !定义1号资料的泊松比mp,dens,1,CQMD !定义1号资料的密度R,1,CQHD,1/12*CQHD*CQHD*CQHD,CQHD !1-实常数号；第一个参数为梁截面的面积；第二个参数为梁单元的转动惯量；第三个参数为梁高。

隧道变形量计算公式和方法隧道工程是现代城市建设中不可或缺的一部分，隧道的设计和施工需要精确的计算和监测。

隧道变形量是指隧道在使用过程中由于地质条件、施工工艺等因素引起的变形情况，它是评价隧道结构安全性和稳定性的重要指标。

本文将介绍隧道变形量的计算公式和方法。

一、隧道变形量的计算公式。

1. 隧道变形量的计算公式可以根据实际情况选择不同的方法，常用的计算公式包括：（1）隧道变形量的计算公式1，ΔL = εL × L。

其中，ΔL为隧道变形量，εL为材料的线性膨胀系数，L为隧道的长度。

这个公式适用于隧道材料的线性膨胀情况。

（2）隧道变形量的计算公式2，ΔV = εV × V。

其中，ΔV为隧道变形量，εV为材料的体积膨胀系数，V为隧道的体积。

这个公式适用于隧道材料的体积膨胀情况。

（3）隧道变形量的计算公式3，Δh = εh × h。

其中，Δh为隧道变形量，εh为材料的高度膨胀系数，h为隧道的高度。

这个公式适用于隧道材料的高度膨胀情况。

2. 隧道变形量的计算公式还可以根据具体的变形情况和隧道的结构特点进行推导和修正，例如考虑地质条件、支护结构、施工工艺等因素对隧道变形量的影响，得出更为精确的计算公式。

二、隧道变形量的计算方法。

1. 隧道变形量的计算方法包括理论计算和实测监测两种途径。

（1）理论计算，通过地质勘探和隧道设计资料，采用力学和数学方法进行隧道变形量的理论计算。

这种方法需要充分了解隧道的地质条件、支护结构、施工工艺等因素，进行复杂的计算和分析。

（2）实测监测，通过在隧道内设置变形监测点，采用测量仪器进行实时监测和数据采集，得出隧道变形量的实测数据。

这种方法可以直观地获取隧道的变形情况，为隧道的安全管理和维护提供可靠的依据。

2. 隧道变形量的计算方法还可以结合数值模拟和实验研究，利用计算机技术和现代测试手段进行综合分析和验证，得出更为准确的结果。

三、隧道变形量的影响因素。

隧道工程课程设计姓名：专业班级:学号：指导老师:目录第一章工程概况 01。

1 隧道概况 01。

2 工程地质及水文地质 01.2.1工程地质 01.2.2 水文地质 0第二章隧道深浅埋判定及围岩压力的计算 (1)2.1 深浅埋隧道的判定原则 (1)2。

2 围岩压力的计算方法 (1)2。

3 Ⅳ级围岩计算 (2)2。

3.1 Ⅳ级围岩深浅埋的判定 (2)2。

3。

2 Ⅳ级围岩压力的计算 (3)2.4 Ⅴ级围岩的计算 (3)2.4。

1 Ⅴ级围岩深浅埋判定 (3)2.4.2 Ⅴ级围岩压力的计算 (3)第三章衬砌内力计算与检算 (4)3。

1 Ansys的加载求解过程 (4)3。

2 衬砌结构强度检算原理 (4)3.3 IV级围岩衬砌内力计算与强度检算 (5)3.4 V级围岩衬砌内力计算与强度检算 (10)第四章衬砌截面配筋计算 (22)4.1 截面配筋原理 (22)4.2 IV级围岩配筋计算 (23)4。

3 V级围岩配筋计算 (23)4。

3.1 断面1的配筋计算 (23)4.3.2 断面2的配筋计算 (25)第一章工程概况1。

1 隧道概况太中银铁路为客货共线的双线铁路。

线路上一共建有22座隧道，其中王家庄2号隧道位于王家庄东侧，隧道进口地势较陡，此处岩石裸露，进口前方为一冲沟，冲沟内有水，地势狭窄。

出口坡度陡，为黄土覆盖，并有大量植被，出口前方为一冲沟,沟内地势平缓，沟内经过开采，原有地形已改变。

隧道进口里程DK194+082，出口里程DK194+450，全长368m。

隧道位于半径为5000m曲线上，隧道内坡度为7。

5‰的下坡，最大埋深61.08m。

隧道进出线间距4。

49m，DK194+340至出口线间距为4.40m。

1.2 工程地质及水文地质1。

2.1工程地质(1) 隧道洞身通过的地层为第四系中更新统洪积层老黄土，奥陶系下统灰白色石灰岩。

地层描述如下：老黄土：稍湿、坚硬状态,具垂直节理;奥陶系下统灰白色石灰岩：强风化～弱风化,节理发育，岩层产状195°∠15°。