隧道衬砌计算案例

隧道衬砌结构检算

5.1 结构检算一般规定

为了保证隧道衬砌结构的安全，需对衬砌进行检算。隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。结构抗裂有要求时，对混凝土应进行抗裂验算。 5.2 隧道结构计算方法

本隧道结构计算采用荷载结构法。其基本原理为：隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力，并进行结构截面设计。 5.3 隧道结构计算模型

本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算，计算软件为ANSYS10.0。 取单位长度（1m）的隧道结构进行分析，建模时进行了如下简化处理或假定：

① 衬砌结构简化为二维弹性梁单元（beam3），梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。

② 围岩的约束采用弹簧单元（COMBIN14），弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上，该单元不能承受弯矩，只有在受压时承受轴力，受拉时失效。计算时通过多次迭代，逐步杀死受拉的COMBIN14单元，只保留受压的COMBIN14单元。

图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程

③ 衬砌结构上的荷载通过等效换算，以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁

隧道简易衬砌台车midas建模分析计算!

××隧道横洞衬砌台车计算书

一、计算说明

本衬砌台车采用商业有限元软件Midas Civil2006进行力学计算。计算时根据结构尺寸和使用材料截面建立空间模型，对于模板面板采用板单元模拟，其他杆件采用梁单元模拟，梁柱之间刚性连接，计算时认为门架柱脚为固定支座，能够提供各个方向的约束。

对于衬砌上时浇筑砼荷载认为是流体荷载，采用Midas软件提供的“流体压力”荷载加载，计算顶模时认为拱顶压力P0=0，拱脚压力P1=γh，γ为砼容重，取25kN/m3，

h为拱高，h=2.6m，期间线性变化。计算侧模时认为侧模顶压力P2=0，侧模底压力P3=γH，γ为砼容重，取25kN/m3，H为侧模高，H=3.4m，期间线性变化。由于把砼完全按流体计算，此荷载较实际大得多，故振动冲击荷载不同时考虑。

台车各杆件构造如下图所示

计算模型如下图所示

隧道简易衬砌台车midas建模分析计算!

二、计算结果

（1） 模板面板

面板正应力如下图所示

面板正应力166MPa<[σ]=215MPa,满足抗弯强度要求。 面板剪应力如下图所示

隧道简易衬砌台车midas建模分析计算!

面板剪应力84MPa<[σ]=125MPa,满足抗剪强度

隧道衬砌台车操作规程

（一）、操作前准备

1、枕木或者钢枕（以下简称枕木）截面尺寸为200 X200mm, 长

度不小于400mm, 铺设间隔500mm 左右，且枕木需用铁丝捆绑，在枕木和钢轨之间加设钢板或槽钢，以避免枕木破损引起衬砌变形。在钢轨和垫板间设置限制装置让两者间固定可靠。

2、台车走行轨道中心线应和隧道中心线重合，铺设误差不得大

于20mm 。钢轨10m 范围内直线误差不超过10mm ，保证底支撑下端可靠支撑在钢轨面上。

3、两根钢轨在水平面内高度误差应控制在 5 毫米以内，并用

道砟将枕木固定好。

4、若方案图设计不用枕木（即钢轨下无枕木设计），钢轨直接

放置在地面上的,应在钢轨底面分段焊接钢板。

（二）、行走操作

1 、检查各模板是否完全脱离了衬砌表面，离开的距离应大于

50mm, 并检查作业窗是否能合拢，螺栓是否有松动，在作业过程中每3?5个作业循环紧固一次螺栓。

2、检查台车行走钢轨上模板底部是否被地面的障碍物顶住或挡

住，如有杂物应移开。

3、检查底支撑螺杆是否已经收起并离开钢轨面。并检查钢轨在

衬砌中有无产生位移, 如有偏差应立即调整。

4、检查台车上是否有未妥善安置的物品，如有，应放置在安全

不易抖落下来的地方。

5、台车行走时，可根据施工要求利用模

第三章 隧道二次衬砌结构计算

3.1基本参数

围岩级别：Ⅴ级

围岩容重：?s=18.5kN/m3

围岩弹性抗力系数：K=1.5×105kN/m3

衬砌材料为C25混凝土，弹性模量Eh=2.95×107kPa,容重?3.2荷载确定

3.2.1围岩垂直均布压力

按矿山法施工的隧道围岩荷载为： qs=0.45×2s?1??

=0.45×2s?1?[1+i(B-5)]

=0.45×2×18.5×[1+0.1×(13.24-5)] =242.96(kN/m2)

考虑到初期支护承担大部分围岩压力，而对二次衬砌一般作为安全储备，故对围岩压力进行折减，对本隧道按30%折减，取为170kN/m2 .

3.2.2 围岩水平均布压力

e=0.4q=0.4×170=68 kN/m2 3.3计算位移

3.3.1单位位移 所有尺寸见下图1：

4h=23kN/m3.

半拱轴线长度s=11.4947(m)

将半拱轴线长度等分为8段，则?s=s/8=1.4368(m)

衬砌结构计算

一、基本资料

某公路隧道，结构断面尺寸如下图，内轮廓半径为5.4m，二衬 厚度为0.45m。围岩为V 级，重度为19kN/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23 kN/m3

x0y

二、荷载确定

1.根据式（1-21），围岩竖向均布压力：

q=0.45*2*γ*ω 式中：s---围岩级别，此处s=5；

s-1γ---围岩重度，此处γ=19KN/m3

ω---跨度影响系数，ω=1+i(lm-5),毛洞跨度

lm=(5.4+0.45)*2+2*0.06=11.82m,其中0.06m为一侧平均超挖量，lm=5—15m时，i=0.1，此处ω=1+0.1*(11.82-5)=1.682

所以，有：q=0.45*25-1*19*1.682*0.5=115.04875(kPa) 此处超挖回填层重忽略不计

2.围岩水平均布压力：

e=0

广佛肇高速公路肇庆大旺至封开江口段

第D标段（K137+200-K179+412）

大要顶隧道 洞身衬砌施工方案

广东省长大公路工程有限公司第二分公司 广佛肇高速公路总承包项目D段经理部

二0一四年三月

目录

一、编制依据及原则 .............................................................................................................................. 1 1.1 编制依据 ....................................................................................................................................... 1 1.2 编制原则 .................................................................................................................................

双线隧道复合式衬砌类型表(无砟道床) 双线隧道复合式衬砌类型表(无砟道床)初期支护 加宽 (cm ) 二次衬砌 预留变形 格栅(或型 拱墙厚度 仰拱厚度 量(cm) 钢)支撑间距 (cm) (cm) 网眼尺寸 (m) (cm) \ \ 30 底板30* Ф18@200 45 1~3

衬砌类型 喷C25混凝土厚 度(cm) 部位

锚杆 长度 (m) 2.5 间距 环×纵 (m) \

钢筋网 直径 (mm) \ 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф8 纵向ф6 环向ф8 纵向ф6 环向ф8 纵向ф8 环向ф8 \ 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф6 纵向ф6 环向ф8 纵向ф8 环向ф8 纵向ф8 环向ф8 纵向ф8 环向ф8 纵向ф8 环向ф8

部位

Ⅱ级

拱墙5

拱部局部

\

Ⅲ级 Ⅲ级 (水平成 0 ~ 100 Ⅴ级 Ⅳ级

拱墙10 拱部18 边墙10 拱墙20 仰拱10 拱墙22 仰拱15 拱墙、仰拱25

拱墙

2.5

1.5×1.5

拱部

25×25

\ 拱部格栅间距 1.5 h=120 拱墙格栅间距 1.2 h=120 拱墙格栅间距 1.0 h=150 全环格栅间距 1.0

中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部

隧道衬砌空洞及脱空处理方案

根据哈牡客专公司相关文件要求，为了做好标段内隧道衬砌无损检测工作，我标段近期组织了中交路桥检测公司对已完工衬砌段进行了自检。根据检测结果发现，隧道个别地段衬砌背后存在空洞及脱空的质量问题，我项目部经过认真研究，制定了隧道衬砌空洞及脱空专项整治方案，并按照方案内容及时对检测出的衬砌缺陷进行整改。 一、总体处理方案

在衬砌空洞或脱空位置打设注浆孔，在打孔的过程中，根据检测结果提供的衬砌厚度，采取限深措施，确保不损坏防水板，然后进行注浆处理，注浆采用1:1的水泥浆液。 二、人员机械组织情况

1、人员组织

我项目部成立专项质量问题处理领导小组：由项目总工任组长，工程部长、安质部长、工程队队长和技术主管、协作队负责人为组员，负责方案的编制、实施，并督促现场完成整改。现场作业班组人员安排如下：

现场技术员：1人 钻孔注浆工班长： 1人 工班作业人员：5人 2、机械组织

衬砌简易台架：1台、冲击钻钻机：1台、注浆机1台。 三、施工参数

1

中铁三局集团有限公司牡绥铁路工程三标项目经理部

1、衬砌钻孔设计参数：

① 钻孔直径：采用4cm的钻头进行钻眼成孔； ② 横纵向间距：1

公路隧道二次衬砌受力分析

课 程 设 计 任 务 书

题 目 公路隧道二次衬砌受力分析

一、设计的目的

学会利用ANSYS的功能分析隧道二次衬砌等一些相对复杂的结构，使

对ANSYS的操作更加娴熟，更好的投入实际应用。

二、设计的内容及要求

设计内容：某高速公路隧道，采用矿山法施工，隧道V级围岩中。其围岩埋深为21.173m，隧道内断面轮廓如下图，采用C30混凝土，厚度为50cm。做出内力图，列出各单元内力值。《二衬荷载按照计算荷载的30%计算，并保留三位小数》

操作步骤：

1.1 指定工作文件名。

执行“开始→程序→ANSYS→ANSYS Product Launcher”菜单命令创建Job Name为Mechanical analysis on permanent lining of tunnel in Express-way 1.2 定义分析标题

执行“Utility Menu→File→Change Title”菜单命令，在对话框中输入“Mechanical analysis on perman

一、编制依据

1、大庆至广州高速公路赤峰至茅荆坝（蒙冀界）段公路CMTJ-06合同段两阶段施工图计。

2、实施性施工组织设计； 3、人员、设备、材料进场情况； 4、当地实际气候情况； 5、《公路隧道施工技术细则》 6、《公路隧道施工技术规范》

二、编制原则

茅荆坝隧道洞身开挖施工方案根据各隧道的设计图纸、洞内围岩级别，选择适宜的方法进行施工；采用新技术、新设备、新方案，做到适用性和先进性相结合，进行技术经济方案的比选，选择最优方案施工；提高施工机械化水平，提高劳动生产率，加快施工进度，确保工程质量。总结经验教训，不断的提高隧道工程二次衬砌施工质量，为隧道工程施工安全保驾护航。

三、本分项工程主要工程数量

茅荆坝隧道右洞二衬混凝土工程,右线起点桩号为K104+094.53，终点桩号为K104+106.53，共计12m。C30级S8抗渗混凝土138.36m3，带肋钢筋：15759.96kg，光圆钢筋：2901.72kg。

四、主要施工方法及施工顺序

隧道二次衬砌为S8的C30模筑钢筋砼。采用全断面钢模衬砌台车施工，一板衬砌长度12米。砼用搅拌站集中拌和，搅拌输送车运送，输送泵输送入模。

隧道衬砌要遵循“仰拱超前、拱墙整体衬砌”的原则，初期支护完成