作用在水工隧洞衬砌上的荷载计算与荷载组合.微课.

它可以减小荷载特别是内水压力所产生的衬砌压力，对砌是有利的。
影响山岩压力和弹性抗力的主要因素都是工程的地质条件若围岩坚固完 整，则作用在衬砌上的山岩压力很小（甚至可以不计），而利用的弹性抗力 却较大。
三、内水压力
内水压力是作用在衬砌内壁上的水压力。
它是有压隧洞的主要荷载，常对衬砌的计算起到控制作用，其数值可由水 力计算来确定。 计算方法： 分解为两部分:均匀内水压力和非均匀内水压力（无水头洞内 满水压力）
参建单位:
杨凌职业技术学院
四川水利职业技术学院 山西水利职业技术学院
长江工程职业技术学院
重庆水利电力职业技术学院
计算方法： A、无压隧洞： 在衬砌外壁布置排水措施消除外水压力。
B、有压隧洞：
外水压力有抵消内水压力的作用，需慎重考虑。
有压洞： pe e h
pe ——作用在衬砌结构外表面的外水压 力强度，kN/m2;
e ——外水压力折减系数；
h ——隧洞中心至地下水位线的作用水头，m。
五、衬砌自重 衬砌自重是指沿隧洞轴1米长 衬砌的重量，它均匀作用在衬砌 厚度的平均线上 衬砌单位面积 上的自重强度g为：
水工建筑物·微课
作用在水工隧洞衬砌上的荷载计算
主 讲 人 由金玉 讲师 一级建造师
2014.09
一、围岩压力 围岩压力为可能崩塌的岩体对衬砌的压力。 特点： 受力物体： 施力物体： 产生原因：围岩自身变形 影响因素： 衬砌 可能崩塌的围岩岩体
岩体强度、裂缝、风化、断面的形状和尺寸、施工方 法、衬砌形式等。
计算公式 （文克尔假定）
p0 K
p0 ——围岩的弹性抗力强度，kN/cm2；
δ——围岩受力面的法向位移，cm； K——围岩的弹性抗力系数，kN/cm3；与岩性、洞径有关。
弹性抗力与围岩压力的区别 围岩压力是一种主动力的压力，而弹性抗力则是当衬砌是承受荷载向围 岩方向变形时而呈现出的一种被动抗力。
一、围岩压力 按作用方向，可能的围岩压力有三种。 垂直山岩压力： 作用于顶部衬砌（一般都要考虑) 侧向水平山岩压力：来自作用于边墙衬砌（水平向)
上挤力： 作用于底部衬砌（应进行专门研究） 应力计算： 岩石分五类，对于Ⅱ、Ⅲ类围岩，其计算为： 垂直方向：
qv 0.2～0.3 r B
qh 0.05～0.10 r H
均匀内水压力（满水有水头、高出水头部分）： 非均匀内水压力（满水无水头）： 内水压力（总压力）：
P 2
P 1
h
r 1 cos ) 1(
PP 1 P 2
四、外水压力 概念： 作用在衬砌外壁上的地下水压力。其值起着抵消内水压
力的作用，故在确定其数值时必须慎重，无压隧洞采用排
水施消除外水压力。 大小： 值取决于水库蓄水后的地下水位线的高低。 影响 外水压力的大小与地形、地质、水文地质条件以及工程 因素： 防渗排水等措施有关，难以准确计算。
g h
δ—衬砌厚度，应考虑超挖回填的影响，一般超挖取0.1m~0.3m。
h —衬砌材料的重度，kN/m3。
六、其它荷载
灌浆压力、温度荷载、地震荷载等一些其它荷载，这些荷载由于或
为施工期临时作用或对衬砌影响较小或出现机率很小等原因，在设计 中较少考虑。
谢谢各位！
主持单位:
黄河水利职业技术学院 福建水利电力职业技术学院 湖南水利水电职业技术学院
水平方向：
qv、qh——分别为垂直均布及侧向均布围岩压力强度
B、H——分别为洞室的开挖宽度及高度。
二、弹性抗力
围岩抵抗衬砌向外变形而作用于衬砌外壁上的力，是一种被动的、可
抵消一部分内水压力、对初砌有利的荷载。
影响弹性抗力的因素：围岩的岩性、构造、强度及厚度，围岩与衬砌 是否紧密结合。 考虑条件： 岩石坚硬（fk＞2~4），fk——围岩坚固系数 围岩足够厚（＞3D），D——洞径。 发挥作用的条件： 衬砌与围岩紧密结合,是有条件的抗力。