某工程A隧洞5类围岩衬砌内力及配筋计算书
隧道(衬砌工程量)计算书
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《隧道衬砌详尽计算》课件
软件应用案例及效果展示
某高速公路隧道施工过程中，采用有 限元分析软件对衬砌结构进行了详尽 的计算和分析，确保了隧道的施工安 全和质量。
此外，该软件还应用于其他多个隧道 工程中，均取得了良好的效果和效益 ，证明了其在隧道衬砌计算中的重要 性和优势。
CHAPTER
有限元分析软件介绍
1
有限元分析软件是一种广泛应用于工程领域的计 算工具，它能够模拟复杂的结构和现象，提供详 尽的分析结果。
2
在隧道衬砌计算中，有限元分析软件能够模拟衬 砌结构的受力状态、变形情况以及稳定性等，为 设计提供重要的参考依据。
3
常见的有限元分析软件包括ANSYS、ABAQUS、 SAP等，这些软件具有强大的计算能力和广泛的 应用领域。
3
有限元法
通过有限元分析软件，模拟衬砌结构的稳定性。
04 隧道衬砌计算的实例分析
CHAPTER
某隧道工程概况
隧道长度：10km
隧道名称：某高速公路隧道
01
隧道断面：矩形断面，宽度
20m，高度5m
02
03
工程地质：隧道穿越山岭地 区，地质条件复杂，包括岩
石、土壤和地下水等
04
05
施工环境：隧道施工难度较 大，需考虑通风、water supply and drainage等
面限制等。
计算结果的分析与评价
受力分析
分析衬砌结构在施工过程中的受力状态，包括衬砌内力、外力和 变形等。
安全评价
根据计算结果，评价衬砌结构的安全性，判断衬砌是否满足设计 要求和施工安全。
优化建议
根据计算和分析结果，提出衬砌结构的优化建议，提高隧道施工 的安全性和可靠性。
某水电站引水隧洞衬砌结构计算书
某水电站引水隧洞衬砌结构计算书目录1 计算总说明 (1)1.1 计算目的及要求 (1)1.2 基本资料 (1)1.3 计算原则和假定 (1)1.4 材料参数 (2)1.5 参考书目及资料 (2)2 计算过程 (3)2.1 围岩分担内压 (3)2.2 按初拟配筋计算钢筋应力 (8)2.3 按限裂标准复核钢筋应力 (9)2.4 抗外压计算 (11)3 计算成果及分析 (13)4 附图........................................... 错误！未定义书签。
引水隧洞衬砌结构计算书1 计算总说明1.1 计算目的及要求本算稿采用高压隧洞的透水衬砌方法（公式法）对某水电站引水隧洞进行内力和配筋计算，为施工详图设计阶段引水隧洞衬砌的施工图绘制提供合理的数据依据。
1.2 基本资料引水隧洞布置于XX河左岸，进水口至调压室引水隧洞长全长15541.226 m，为有压隧洞。
引水隧洞建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。
沿线山体雄厚，设计洞轴线与主要结构面呈较大角度相交，具备基本的地形地质条件，围岩类别以Ⅲ类为主，局部稳定性差，应及时采取支护措施；少部分洞段属Ⅱ类围岩，基本稳定，Ⅳ~Ⅴ类围岩不稳定。
Ⅱ、Ⅲ1类围岩段，采用马蹄形断面(喷锚支护方式)，Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ类围岩段采用马蹄形或圆形断面（钢筋混凝土衬砌支护方式），本算稿仅针对钢筋混凝土衬砌支护段进行结构计算。
围岩分类及参数详见附页互提资料单。
1.3 计算原则和假定高压隧洞的结构设计采用了透水衬砌方法进行计算，本工程采用公式法进行计算。
公式法：考虑变形协调，计算圆形断面在内水压力作用下围岩、混凝土、钢筋的应力和变形，以及混凝土裂缝开展宽度。
充水过程：初次充水，内水压力达到一定程度后，高压隧洞衬砌体开裂，内水压力以渗透压力，即体积力的形式作用在混凝土衬体和围岩上，使混凝土衬体内、外水压的压差逐渐降低或趋于平衡，从而在钢筋混凝土上产生的应力都较小。
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=G γ（0.95），可变荷载分项系数20.1=Q γ，偶然作用分项系数0.1=A γ，结构系数2.1=d γ。
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1.31.4 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。
《隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序G—12》应用中的几个问题
1006-8139(2000)06-0033-02《隧洞衬砌内力及配筋计算通用程序G—12》应用中的几个问题侯建强1 孛永平2(1山西省水利厅 2水利部山西水利水电勘测设计研究院)文摘:本文讨论了隧洞衬砌内力及配筋计算G-12程序应用中的几个问题。
关键词:隧洞衬砌; 程序; 应用引言随着计算机应用的日益普及,在水工隧洞设计中,繁锁的隧洞衬砌内力和配筋计算,使用程序计算取代手工计算已是顺理成章的事情。
计算隧洞衬砌内力及配筋的程序很多,我们常用到的有通用程序G—12、分洞形的隧洞衬砌静力计算程序、结构力学方法计算程序、平面有限元计算程序等多种,其中通用程序G—12以适应面广、计算方法合理、程序简单、容易掌握和运用等特点成为我们设计工作中最适用的方法。
本文就该程序在使用中的几个问题从程序原理、山岩压力的计算、灌浆压力的计算、围岩弹抗系数的确定、荷载组合方式等几个方面作一剖析,望得到同行和有识之士的批评和帮助。
1. 程序说明通用程序G—12采用屠规彰等提出的衬砌结构的非线性常微分方程组及其初参数值法,结合水工隧洞的洞型和荷载特点,解处隧洞衬砌在水压力、山岩压力、灌浆压力、外水压力及衬砌自重等荷载作用下的弹性抗力分布,算出衬砌的变位和内力,并按水工钢筋混凝土设计规范进行配筋计算。
该程序应用面广,可对圆形、城门洞形、马蹄形、方形、拱形和渐变段等十三种对称结构和对称荷载的隧洞断面衬砌进行静力计算。
应用该程序进行计算所需要的原始数据,依断面的不同形式可分为四部分:(1)衬砌断面的几何尺寸;(2)作用于衬砌上的主动荷载,包括内水压力、山岩压力、灌浆压力、外水压力;(3)围岩的弹性抗力;(4)衬砌自身的荷载,包括衬砌材料的容重、弹性模量等参数。
在以上四部分数据中,第一、四部分为计算中已知的,只有二、三部分的数据是需要分析和计算确定的。
2 程序应用中几个原始数据的确定2.1 山岩压力山岩压力的大小是隧洞临时性支护和长期衬砌的主要依据,因而正确估计山岩压力值是一项很重要的工作。
衬砌计算书 算例演示
课程设计计算书课程名称：隧道工程题目：隧道选线及结构计算学院：土木工程学院系：土木工程系课题组：岩土与地下工程专业：土木工程专业岩土与地下工程方向班级：土木工程十一班组员学号：09301126组员姓名: 陈祥起讫日期：2013。
1.7—2013.1。
18指导教师：岳峰目录第一部分设计任务 (1)一、设计依据 (1)二、设计资料 (1)1。
设计等级 (1)2.设计车速 (1)3。
围岩级别 (1)4。
折减系数 (1)5.使用功能 (1)6。
隧道平纵曲线半径和纵坡 (1)7.隧道结构设计标准 (1)8。
1：10000地形图. (1)第二部分隧道方案比选说明 0一、平面位置的确定 0二、纵断面设计 (4)三、横断面设计 (4)第三部分二次衬砌结构计算 (5)一、基本参数 (5)二、荷载确定 (6)三、计算衬砌几何要素 (7)四、位移计算 (7)1.单位位移 (9)2.载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移 (9)3.载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (12)4.墙底（弹性地基梁上的刚性梁）位移 (16)五、解力法方程 (17)六、计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力 (18)七、最大抗力值的求解 (20)八、计算衬砌总内力 (20)九、衬砌截面强度检算 (23)十、内力图 (24)第一部分设计任务一、设计依据本设计根据《公路工程技术标准》(JTG B01—2003）,《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004）进行设计和计算。
二、设计资料1.设计等级:高速公路;2.设计车速：80km/h;3.围岩级别：V级4.折减系数：50％5.使用功能：道路双向四车道，隧道左、右线单向各两车道；6。
隧道平纵曲线半径和纵坡平纵曲线设计满足规范要求，洞口内外各有不小于3s行车速度行程长度范围内的平纵线形保持一致。
7。
隧道结构设计标准(1).设计使用期：100年；（2).设计安全等级:一级；（3)。
结构防水等级:二级;8。
某铁路隧道五级围岩开挖施工方案-(2)
兰州交通大学地下施工课程设计题目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指导老师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿兰州交通大学土木工程学院2012年6月目录一、工程概况 21.1地质概况 31.2设计参数 31.3支护参数错误!未定义书签。
二、开挖施工方案 32.1开挖方法 32.2施工工序流程 42.3运输作业 42.4开挖作业 4三、主要技术措施错误!未定义书签。
3.1超欠挖控制措施 63.2开挖中的测量控制 6四、施工方法74.1开挖断面施工74.2、爆破设计94.3、洞身初期支护94.4、防排水设计144.5、防坍技术措施154.6、监控量测154.7、供风、供水、供电和照明15五、施工注意事项错误!未定义书签。
5.1施工注意原则错误!未定义书签。
六、质量管理166.1质量目标176.2 质量管理机构及保证体系176.3质量检查程序错误!未定义书签。
6.4工程质量保证措施 17七、安全、环保及文明施工177.1安全方针及目标187.2 安全施工保证措施19一、工程概况1.1施工概况双线铁路隧道V级围岩段施工。
V级围岩复合式衬砌（双侧沟加中心沟，断面加宽）。
1.2设计参数1.平纵断面：隧道洞身设计为双线铁路隧道，全隧线间距为2722m。
隧道出口段纵向坡度为-10‰。
1.3支护参数按照Ⅴ级围岩支护参数施工。
初期支护以网喷混凝土+锚杆+型钢钢架组成，拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.5×1.5m；边墙采用φ22砂浆锚杆，长4.0m，环纵间距1.2×1.0m；锚杆呈梅花状布置。
拱部140°范围内布设φ42超前注浆小导管，长度L=4.5米，环向间距0.4m；I18临时钢架拱、墙、仰拱架设；纵向连接筋环向间距1.0米，采用φ22钢筋制作；拱部、边墙喷射C20混凝土，喷射混凝土厚度为20cm。
隧道结构计算书
地 面
H1=25m
q1 qm e1
h'=4.1m H2=17m
q2 qz e 3 e4
e3 e4
e' 1
h=11.58m
e2
B=32.22m
e' 2
图 3-1 浅埋连拱隧道荷载计算示意图 图 3-1 所示为连拱隧道 V 级围岩浅埋段最大埋深处隧道二次衬砌结构荷载计 算示意图。从图中看出，左侧洞室埋深大于右侧洞室，存在偏压现象。隧道结构
-3-
隧道结构计算书
H q1 H1 1 1 tan B H q2 H 2 1 2 tan B
中隔墙顶部三角形块体自重荷载为：
qz h
作用在衬砌上的隧道两侧水平围岩压力为：
e1 H1 e2 ( H1 h) H 2 e1 ( H 2 h) e2
得：
tan =tanc
(tan 2 c 1)tanc ＝2.52 tanc tan
tan tan c ＝0.35 tan 1 tan (tan c tan ) tan c tan
25 H q1 H1 1 1 tan 25 25 1 0.35 0.384 ＝560kPa B 32.22
H p 2.5hq
式中：Hp—浅埋隧道分界深度(m)； hq—荷载等效高度(m)，按下式计算：
hq
式中， 为围岩重度(kN/m3)；
q
q 为 V 级围岩深埋隧道围岩垂直均布压力(kN/m2)，
q h 0.45 2s 1
式中，s 为围岩级别， 为宽度影响系数， 1 i(0.5B 5) ，B 为连拱隧道宽度 (m)；i 为 B 每增减 1m 时的围岩压力增减率，以 B>5m 时，取 i=0.1。 由上述计算过程计算 V 级围岩浅埋和深埋隧道的分界高度 H p ：
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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 γ 0 = 0.9 ，设计状况
系数ψ 持久 = 1.0 、ψ 短暂 = 0.95 、ψ 偶然 = 0.85 ，永久荷载分项系数 γ G = 1.05 （0.95） ， 可变荷载分项系数 γ Q = 1.20 ，偶然作用分项系数 γ A = 1.0 ，结构系数 γ d = 1.2 。 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
计算表格如下表： 围岩压力计算表
表 2.1-2 序 围岩 号 类别 1 2 3 Ⅴ Ⅳ Ⅲ 计算结果 均布垂直 均布水平 断面尺寸 开挖宽度 开挖高度 重度 γ 山岩压力 山岩压力 qv qh （m×m） B（m） H（m） （kN/m3） （kN/m2） （kN/m2） 2.0×2.4 2.6 3 25 19.5 7.5 2.0×2.4 2.6 3 25 19.5 7.5 2.0×2.4 2.6 3 25 19.5 7.5 已知参数
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。
3
某工程 A 隧洞 5 类衬砌内力和配筋计算书
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： 底板半宽： 底板厚度： 侧墙高度： 侧墙厚度： 顶拱半中心角： 顶拱拱脚厚度： 顶拱拱顶厚度： 底板围岩弹抗系数： 侧墙围岩弹抗系数： 顶拱围岩弹抗系数： 衬砌的弹性模量： 外水压力折减系数(β)： 混凝土等级： 纵筋等级： 圆拱直墙形 1.150(m) 0.300(m) 1.550(m) 0.300(m) 90.000(度) 0.300(m) 0.300(m) 100.000(MN/m3) 100.000(MN/m3) 100.000(MN/m3) 25500.000(MPa) 0.400 C20 Ⅲ级
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 qv = (0.2 ~ 0.3)γ r B
4
某工程 A 隧洞 5 类衬砌内力和配筋计算书
Hale Waihona Puke 水平方向 式中qh = (0.05 ~ 0.1)γ r H
qv ——垂直均布围岩压力，kN/m2； qh ——水平均布围岩压力，kN/m2； γ r ——岩体重度，kN/m3； B——隧洞开挖宽度，m； H——隧洞开挖高度，m。
某工程 A 隧洞 5 类衬砌内力和配筋计算书
某工程 A 隧洞 5 类
(桩号 0+000.00~0+955.00)
衬砌内力和配筋计算书
2014 年 5 月 16 日
1
某工程 A 隧洞 5 类衬砌内力和配筋计算书
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 η 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