礦山法聯(lián)絡(luò)通道計算書

1、聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)計算書1 計算標準及模型假定1.1 一般原則1隧道結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度。采用以分項系數(shù)的設(shè)計表達進行結(jié)構(gòu)計算分析。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，分別按下列規(guī)定進行計算和驗算。 1）承載力及穩(wěn)定：所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進行承載力（包括壓曲失穩(wěn)）計算；需考慮地震、人防、施工等特殊荷載的作用，進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力計算。2）變形：對使用上需控制變形值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，進行變形驗算。3）抗裂及裂縫寬度：對使用上要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，進行混凝土拉應(yīng)力驗算；對使用上允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載的短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響

2、求出最大裂縫寬度進行裂縫寬度驗算。地震力、人防等偶然荷載作用時，不驗算結(jié)構(gòu)的裂縫寬度。 3結(jié)構(gòu)計算簡化模型的確定，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際工作條件，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。 4隧道襯砌結(jié)構(gòu)一般按平面受力進行分析，本次只進行最大的一個橫斷面方向的受力計算。5淺埋結(jié)構(gòu)在地下水位以下，整體結(jié)構(gòu)還要考慮水浮力，進行整體抗浮驗算。1.2 設(shè)計計算標準要求1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度允許值為在荷載的短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)組合的影響下求得，設(shè)計中采用外部全包防水，迎水面其允許值為0.2mm，背水面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)允許值為0.3mm，并不得有貫穿裂縫。2結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防烈度為6度。3規(guī)定設(shè)防部位結(jié)構(gòu)按六級人防設(shè)防。

3、4結(jié)構(gòu)抗浮安全系數(shù)不計摩阻力時1.05，計摩阻力時1.15。1.3 計算模型采用荷載-結(jié)構(gòu)模型平面桿系有限單元法。1.4 計算基本假定1假定襯砌為小變形彈性梁，襯砌為離散足夠多個等厚度直桿梁單元。2用布置于各節(jié)點上的彈簧單元來模擬圍巖與初期支護、襯砌的相互約束；假定彈簧不承受拉力，即不計圍巖與襯砌間的粘結(jié)力；彈簧受壓時的反力即為圍巖對襯砌的彈性抗力。3假定初期支護與主體結(jié)構(gòu)之間只傳遞徑向壓力。2 荷載計算2.1 計算斷面的選取聯(lián)絡(luò)通道所在土層為1粉土、粉質(zhì)粘土層。計算選取最大的斷面作為結(jié)構(gòu)計算模型，覆土厚度為17.1m。2.2 荷載參數(shù)選擇（1）土層參數(shù)各土層主要物理力學(xué)指標綜合建議值如下表所

4、示。層號含水量w（）重度(kN/m3) 孔隙比e基床系數(shù)K（MPa/m）靜止側(cè)壓力系數(shù)K0直剪（固快）垂直水平（度）1雜填土18.06.012.02素填土32.018.70.92212.012.02a淤泥質(zhì)填土41.817.71.1885.08.01粉質(zhì)粘土粘土26.619.70.75125320.4236.215.02粉質(zhì)粘土29.119.30.94514220.4615.918.01a粉質(zhì)粘土30.419.10.8489.5160.509.619.81粉土28.619.40.78914260.388.724.52粉土粉砂28.519.20.79922400.349.030.0粉質(zhì)粘土32.

5、818.90.4909150.548.718.51粉質(zhì)粘土23.320.30.65132400.4139.217.62a粉土夾粉質(zhì)粘土28.619.40.80118330.3612.026.52粉質(zhì)粘土30.719.10.85712180.4812.518.5粉土25.119.80.71818330.3610.526.9淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土38.418.31.0618120.5610.515.5粉土27.119.60.76114.024.0a粉質(zhì)粘土粘土23.520.20.65042.018.5（2）襯砌材料參數(shù)C30鋼筋混凝土的重度為25kN/m3，彈性模量為3.0´104MPa。2.3

6、 計算荷載使用階段計算采用水土分算。確定深、淺埋隧道分界深度為：B=3.8，i=0.2 ha=10.944 m Hp=（2.02.5）Ha =21.927.4m（1）水土壓力 垂直土壓力：對于淺埋隧道應(yīng)按淺埋隧道圍巖壓力的確定方法計算圍巖壓力，考慮兩側(cè)土體的挾持作用；對于超淺埋隧道，土層厚度取全土柱高度。水平土壓力：水平土壓力作用在襯砌兩側(cè)，沿其橫斷面圓的直徑水平作用的分布荷載。其大小根據(jù)垂直土壓力與側(cè)壓力系數(shù)來計算。水壓力：按靜水壓力計算。回填土側(cè)壓力系數(shù)以0.5計，對結(jié)構(gòu)所處土層的計算參數(shù)取加權(quán)平均值：土體重度：側(cè)壓力系數(shù)：（2）自重荷載自重荷載按下式計算：f=gbh式中，g砼重度；h襯砌

7、厚度；b計算縱向?qū)挾纫詁=1m計。鋼筋混凝土容重g取25kN/m3，截面變化處按相應(yīng)截面的厚度按上式計算。（3）地面超載地面超載引起的垂直土壓力Pd=20.00kPa，水平土壓力：q1（隧道頂）=q2（隧道底）=k0×Pd。（4）地層抗力在鏈桿法中，地層抗力是用地層彈簧來模擬的。地層抗力系數(shù)根據(jù)土層條件確定，按文克勒假定計算。在計算中，消除彈簧的受拉作用。（5）地震荷載按三級抗震構(gòu)造要求配筋。（6）人防荷載聯(lián)絡(luò)通道覆土均大于2.5m，因此本設(shè)計不做人防工況驗算。3 主體結(jié)構(gòu)計算3.1 荷載組合荷載組合表序號 荷載組合永久荷載可變荷載偶然荷載地震人防1基本組合構(gòu)件強度計算1.35（1.

8、0）1.42構(gòu)件裂縫寬度驗算1.01.03構(gòu)件變形計算1.01.04抗震荷載作用下構(gòu)件強度計算1.2（1.0）1.35人防荷載作用下構(gòu)件強度驗算1.2（1.0）1.06構(gòu)件抗浮穩(wěn)定驗算1.0注：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.13.2 聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)計算1） 計算模型選取聯(lián)絡(luò)通道橫截面進行結(jié)構(gòu)計算，結(jié)構(gòu)簡化為四周受水土壓力的一拱形結(jié)構(gòu)。地下結(jié)構(gòu)土壓力計算(水土分算)頂板頂覆土厚度(m)17.07垂直土壓力P頂板=g×h157.11底板底距地面深度(m)21.58側(cè)向土壓力e1=K0(gh+g'h')66.30頂板厚度(m)0.40e2=K0(gh+g'h')80.0

9、0底板厚度(m)1.33頂板水壓力P頂水167.30地下水位距地面深度(m)0.34側(cè)向水壓力P側(cè)水1169.30地下水容重(kN/m3)10.00P側(cè)水2205.75土容重g(kN/m3)19.00水土合計P頂板上P頂板+P頂水324.41飽和土浮容重g'(kN/m3)9.00P頂板側(cè)e1+P側(cè)水1235.60靜止土壓力系數(shù)K00.42P底板側(cè)e2+P側(cè)水2285.75地面超載(kPa)20.00底板水壓力F底板212.40 計算模型(永久荷載可變荷載)2） 內(nèi)力計算結(jié)果 （1） 軸力（4） 軸力 （2） 剪力（5）剪力 （3） 彎矩（6）彎矩（a）基本組合下內(nèi)力結(jié)果(b)標準組合下

10、內(nèi)力結(jié)果3） 聯(lián)絡(luò)通道配筋計算基本組合下，彎矩最大值為364.6 kN.m，剪力最大值為696.5 kN，軸力最大值為-773.4 kN?？紤]到初支的20作用，再考慮到消峰10，聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)最大計算彎距為262.5 kN.m，最大剪力值為501.5 kN，最大軸力值為618.7kN。按混凝土設(shè)計規(guī)范GB50010-2002計算聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)在承載力極限狀態(tài)下的配筋量。矩形截面(1000×1330)，按深受彎構(gòu)件計算。計算彎矩262.5 kN.m，計算軸力524.8 kN。斷面號：底板支座處（1）深受彎構(gòu)件縱向受拉鋼筋計算一、計算信息1. 幾何參數(shù)梁寬: b=1000mm梁高: h=13

11、30mm梁的計算跨度: lo=2900mm2. 材料信息混凝土等級:C30fc=14.3N/mm2ft=1.43N/mm2 鋼筋種類:HRB335fy=300N/mm2最小配筋率: min=max(0.200,45ft/fy)=max(0.200,45×1.43/300)=0.215(自動計算)縱筋合力點至近邊距離: as=50mm 3. 荷載信息M=262.500kN×m4. 設(shè)計參數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù): o=1.1二、計算過程1. 判斷深受彎構(gòu)件類型： lo/h=2900/1330=2.180, 2<2.180<5, 屬于一般深受彎構(gòu)件。2. 計算梁截面有效高度

12、： ho=h-as=1330-50=1280mm 3. 計算內(nèi)力臂長度 (loh)3.1 計算截面受壓區(qū)高度d=0.8+0.04×lo/h=0.8+0.04×2900/1330=0.887（10.7.3-3） z=d×(ho-0.5x)（10.7.3-2）a1×fc×b×x=fy×As;（7.2.1-2）M=fy×As×z（10.7.3-1） =fy×As×ad×(ho-x/2); =a1×fc×b×x×ad×(ho-x/2)

13、; 令A(yù)=a1×fc×b×ad=1.00×14.3×1000×0.887=12687.22mm2x=(A×ho±sqrt(A2×ho2-2×A×M)/A =(12687.22×1280±sqrt(12687.222×12802-2×12687.22×262.500×106)/12687.22 =16.268mm因為x0.2ho=0.2×1280=256mm, 所以取 x=256mm。3.2 計算內(nèi)力臂長度 z=d&#

14、215;(ho-0.5x)=0.887×(1280-0.5×256)=1022.08mm（10.7.3-2） 4. 計算縱向受拉鋼筋A(yù)s=M/(fy×z)×o=262.500×106/(300×1022.08)×1.1=942mm2（10.7.3-1）5. 驗算配筋率=As/(b×h)=942/(1000×1330)=0.071（10.7.13） =0.071<min=0.214，不滿足最小配筋率要求，取As=min×b×h=0.214×1000×1330=2

15、853mm2 。（2）聯(lián)絡(luò)通道底板配筋選擇根據(jù)以上配筋計算，斷面配筋結(jié)果如下：位置鋼筋實際配筋面積備注聯(lián)絡(luò)通道底板6251502945.4>2853對稱配筋，架立筋12150，拉結(jié)筋8300×300梅花形布置（3）裂縫寬度驗算 1 裂縫寬度驗算11 基本資料 111 工程名稱：工程一 112 矩形截面偏心受壓構(gòu)件 構(gòu)件受力特征系數(shù) cr 2.1 截面尺寸 b×h 1000×1330mm 受壓構(gòu)件計算長度 lo 2900mm 113 縱筋根數(shù)、直徑：第 1 種：625 受拉區(qū)縱向鋼筋的等效直徑 deq (ni × di2) / (ni ×

16、× di) 25mm 帶肋鋼筋的相對粘結(jié)特性系數(shù) 1 114 受拉縱筋面積 As 2945mm 鋼筋彈性模量 Es 200000N/mm 115 最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離 c 30mm 縱向受拉鋼筋合力點至截面近邊的距離 as 42.5mm ho 1287.5mm 116 混凝土抗拉強度標準值 ftk 2.01N/mm 117 按荷載效應(yīng)的標準組合計算的軸向力值 Nk 387.8kN 按荷載效應(yīng)的標準組合計算的彎距值 Mk 193.9kN·m 軸向力對截面重心的偏心矩 eo Mk / Nk 193899994/387800 500mm 118 eo / h

17、o 0.388 0.55，可不驗算裂縫寬度。斷面號：底板跨中(1) 計算參數(shù)M= 0.8×（168.1+0.15×364.6）=178.2 kN.m，N=0.8×656=524.8 kN，b=1000mm，h=1330 mm，c=40mm，L02900mm，混凝土C30；(2) 深受彎構(gòu)件正截面承載力計算按強度配筋：As=639mm2；選配625150，As12945.4 mm2，配筋率：0.22 ；min=max(0.2,0.45×fc/fy)=0.21；As12945.4 mm2> As=639 mm2滿足要求；(3) 裂縫驗算：Mk= 131

18、.9 kN.m，Nk=387.8 kNeo / ho 0.264 0.55，可不驗算裂縫寬度。(4) 實配：625150。斷面號：側(cè)墻支座處(1) 計算參數(shù)因底板較厚，為1330mm，取調(diào)幅系數(shù)為0.8。M= 0.8×0.8×364.6=262.5 kN.m，N=0.8×734.8=587.8 kN，b=1000mm，h=400 mm，c=40mm，L04473mm，混凝土C30；(2) 正截面承載力計算按強度配筋：As=2169mm2；選配622150，As12280.6mm2，配筋率：0.57 ；min=max(0.2,0.45×fc/fy)=0.21；As12280.6 mm2> As=2169 mm2滿足要求；(3) 裂縫驗算：Mk=172.4 kN.m，Nk=434.6 kN裂縫寬度：0.159 mm < 0.2 mm 滿足要求。(4) 實配：622150。斷面號：側(cè)墻跨中(1) 計算參數(shù)因底板較厚，為1330mm，取調(diào)幅系數(shù)為0.8。M= 0.8×（167+0.15