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某工程A隧洞5类围岩衬砌及配筋计算书

某工程A隧洞5类
(桩号干0+156.00~干1+111.00)
衬砌内力和配筋计算书2014年5月16日
目录
1基本资料(3)
1.1等别(3)
1.2断面尺寸(3)
1.3荷载(3)
1.4计算工况和荷载组合(3)
2计算方法(4)
2.1参数取值(4)
2.2计算简图(6)
3理正计算结果(6)
4衬砌配筋计算(9)
4.1计算情况(9)
4.2偏心受压计算(10)
4.2.1取值(10)
4.2.2配筋计算(11)
4.3受弯计算(13)
4.4计算结果(13)
5抗裂验算(14)
5.1计算公式(14)
5.2计算情况(15)
5.3偏心受压计算(15)
5.4受弯计算(15)
6斜截面抗剪验算(16)
6.1计算公式(16)
6.2计算情况(16)
6.3偏心受压计算(17)
6.4受弯计算(17)
7配筋结果(17)
1基本资料
1.1等别
根据SL252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》和
GB50288—99《灌溉与排水工程设计规范》的规定，该工程属Ⅲ等
（中型）工程。渠系建筑物按5级设计。渠系建筑物设计洪水重现期
为10年（P=10%）
1.2断面尺寸
净断面尺寸2.0m×2.4m（宽×高），底板、侧墙及顶拱衬砌厚
度均为0.3m。
1.3荷载
按5级建筑物设计，安全级别为Ⅲ级。结构重要性系数9.00=γ，
设计状况系数0.1=持久ψ、95.0=短暂ψ、85.0=偶然ψ，永久荷载
分项系数05.1=Gγ（0.95），可变荷载分项系数20.1=Qγ，偶然作
用分项系数0.1=Aγ，结构系数2.1=dγ。
按承载能力极限状态计算时荷载分项系数：衬砌自重作用分项系
数1.05（有利）、0.95（不利）围岩压力作用分项系数1.0外水压力
作用分项系数1.0灌浆压力作用分项系数1.3
1.4计算工况和荷载组合
检修期：围岩压力+衬砌自重+外水压力
施工期：围岩压力+衬砌自重+外水压力+灌浆压力
注：以检修期作为控制工况，施工期灌浆时采取必要的支护措施。
2计算方法
首先采用理正岩土计算软件进行受力分析计算，然后在软件计算
结果的基础上进行配筋计算。
2.1参数取值
⑴基本参数
衬砌断面类型：圆拱直墙形底板半宽：1.150(m)底板厚度：
0.300(m)侧墙高度：1.550(m)侧墙厚度：0.300(m)顶拱半中心角：
90.000(度)顶拱拱脚厚度：0.300(m)顶拱拱顶厚度：0.300(m)底板
围岩弹抗系数：100.000(MN/m3)侧墙围岩弹抗系数：
100.000(MN/m3)顶拱围岩弹抗系数：100.000(MN/m3)衬砌的弹
性模量：25500.000(MPa)
外水压力折减系数(β)：0.400混凝土等级：C20纵筋等级：Ⅲ
级
⑵围岩压力计算
①垂直、水平均布围岩压力
根据地质资料，隧洞围岩物理力学参数值见下表：
隧洞围岩参数建议值
表2.1-1
隧洞名称
A隧洞围岩类别
IIIIV围岩重度（VKN/m3）
252525坚固系数fk
2.51.750.5围岩似内摩擦角（°）
706560围岩单位抗力系数(MPa/cm)=100MN/m3
5
3
1
根据《水工隧洞设计规范SL279-2002》6.2.4规定和表2.1-1计
算围岩压力：
垂直方向Bqrvγ)3.0~2.0(=
水平方向Hqrhγ)1.0~05.0(=式中vq——垂直均布围岩压力，
kN/m2；hq——水平均布围岩压力，kN/m2；
rγ——岩体重度，kN/m3；B——隧洞开挖宽度，m；
H——隧洞开挖高度，m。
计算表格如下表：
围岩压力计算表
表2.1-2
序号已知参数
计算结果
围岩类别断面尺寸（m×m）开挖宽度B（m）开挖高度H
（m）重度γ（kN/m3）
均布垂直山岩压力qv（kN/m2）均布水平
山岩压力
qh（kN/m2）
1Ⅴ2.0×2.42.632519.57.5
2Ⅳ2.0×2.42.6
32519.57.53
Ⅲ2.0×2.42.632519.57.5
注：式Bqrvγ)3.0~2.0(=、Hqrhγ)1.0~05.0(=中，系数分别
取为0.3、0.1。
②底部围岩压力
按整体计算隧洞单位米长断面受力情况，则底部围岩压力=vq
+1m长衬砌自重/计算宽度
=19.5+（π×1.15+2×1.55+2.3）×0.3×25/2.3=48.89kN/m2
⑶外水压力：取5m计。⑷灌浆压力：200kPa。
2.2计算简图

图2.2-1计算简图
3理正计算结果
理正软件计算得出的弯矩、轴力、剪力图如下：

图3-1轴力图（单位：kN）

图3-1剪力图（单位：kN）

图3-1弯矩图（单位：kN·m