重庆大坪暗挖车站结构计算书.doc

重庆市轨道交通一号线（朝天门沙坪坝段）工程大坪车站结构计算书工程名称：重庆市轨道交通一号线（朝天门沙坪坝段）工程工程编号：200702设计阶段：施工图设计计算内容：大坪车站结构计算计 算： 校 核： 专业负责： 审 查： 重庆市轨道交通设计研究院二八年一月目 录1工程概况12设计技术标准及主要参数12.1设计采用的技术标准规范及设计依据12.2结构参数22.3地质条件及计算参数23牛腿计算34隧道结构计算44.1初期支护的计算44.1.1级围岩A型衬砌初期支护分析54.1.2级围岩A型衬砌初期支护分析64.2二次衬砌的计算74.2.1级围岩A型隧道二次衬砌分析94.2.2级围岩A型隧道二次衬砌分析135跨越段结构计算165.1跨越段结构设计165.2计算模型的简化185.3承台的计算185.4桩基的计算216风险源分析236.1A型断面隧道近距大坪百货总公司施工236.1.1左导坑开挖后计算结果246.1.2右导坑开挖后计算结果246.1.3中导坑开挖后计算结果256.1.4小结256.2A型断面隧道近距大坪地下商场施工266.2.1左导坑开挖后计算结果266.2.2右导坑开挖后计算结果276.2.3中导坑开挖后计算结果286.2.4小结28ii重庆市轨道交通一号线（朝天门沙坪坝段）工程大坪车站结构计算书重庆市轨道交通一号线（朝天门沙坪坝段）工程大坪车站结构计算书1 工程概况重庆市轨道交通一号线是重庆市轨道交通线网中的一条骨干线路，整体上线路呈东西走向纵贯重庆半岛，东起长江与嘉陵江交汇处的朝天门，沿新华路经较场口、两路口、鹅岭、大坪、石桥铺、小龙坎、沙坪坝、双碑，然后向西穿越歌乐山，止于重庆西部大学城陈家桥尖顶坡站(终点站)，线路全长约38.04km。其一期工程起于朝天门，止于沙坪坝。重庆市轨道交通一号线大坪车站为五心圆马蹄形断面地下岛式车站，采用矿山法施工。车站位于大坪正街（大坪小学、万友康年酒店一带），呈东西向长轴布置，设计起止点里程K7+708.800K7+907.200；站台中心里程K7+778.500，车站全长198.4m，宽约23m，高约18m。根据地质及对周边已建建筑物的保护，设计断面型式见图 11、1-2。隧道衬砌结构按新奥法原理设计，采用复合式衬砌结构，矿山法施工。 图1-1 A型衬砌断面 图1-2 B型衬砌断面2 设计技术标准及主要参数2.1 设计采用的技术标准规范及设计依据地铁设计规范（GB50157-2003）；建筑结构荷载规范（GB50009-2001(2006版)）；混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；铁路隧道设计规范（TB100032005）；锚杆喷射混凝土支护规范（GB50086-2001）；建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；铁路桥涵地基和基础设计规范（TB 10002.5-2005）；建筑桩基技术规范（JGJ94-94）；重庆市轨道交通一号线一期工程大坪车站岩土工程详细勘察报告(右线：K7+711.300K7+909.700)2.2 结构参数大坪车站穿过、级围岩地区，隧道设计遵循安全、经济、合理的原则。在遵守地铁设计规范（GB50157-2003）的同时，以工程类比法为主进行设计，车站主体隧道结构支护参数见表 21。表2-1 大坪车站主体结构支护参数表应用范围初期支护二次衬砌湿喷混凝土锚杆格栅拱架辅助措施级围岩A型C25喷射混凝土30cm厚；8钢筋网150150mmCD25中空注浆锚杆 L=4.5m，8080cm，梅花型布置H205205格栅钢架0.5m无拱墙80cm厚、仰拱75cm厚的C30防水钢筋混凝土级围岩A型C25喷射混凝土25cm厚；8钢筋网150150mmCD25中空注浆锚杆 L=4.0m，100100cm，梅花型布置H155155格栅钢架0.5m无拱墙70cm厚、仰拱70cm厚的C30防水钢筋混凝土级围岩B型C25喷射混凝土25cm厚；8钢筋网150150mmCD25中空注浆锚杆 L=4.0m，100100cm，梅花型布置H205205格栅钢架0.5m无拱墙85cm厚、底板150cm厚的C30防水钢筋混凝土采用有限元软件，分别对各类衬砌初期支护和二次衬砌进行验算，通过模拟隧道施工过程，分析车站跨越二号线区间隧道段结构的安全性，并评价车站下穿大坪地下商场和重庆大坪百货总公司大楼时该建筑物所受影响的大小。2.3 地质条件及计算参数该车站里程桩号K7+708.8K7+866段，隧道埋深约17m，上部人工填土及强风化层合计厚度2.37.2m，其下为中等风化砂岩，再下为砂质泥岩夹薄层砂岩，地下水贫乏，岩体较完整，围岩级别级。里程桩号K7+866K7+907.2上部人工填土及强风化层合计厚度2.56.2m，砂岩厚度约15m，洞顶围岩砂岩，围岩级别级。隧道结构计算采用 Midas GTS V.201有限元分析软件，初期支护按地层结构法进行计算，二次衬砌按荷载结构法求解，计算所用参数见重庆市轨道交通一号线一期工程大坪车站岩土工程详细勘察报告具体如表 22、表 23。表2-2 围岩物理力学参数序号围岩类别弹性模量ES（MPa）泊松比内聚力C（KPa）内摩擦角（）抗拉强度（KPa）容重（kN/m3）1素填土100.4-30021.02强风化层3000.420024024.53中风化砂岩47920.0921914275225.34中风化砂质泥岩10950.3547630.9612425.9表2-3 隧道支护结构力学参数项 目弹性模量ES（MPa）泊松比容重（kN/m3）备注CD25锚杆2.01050.378.5喷砼初衬2.11040.222.0C25二次衬砌3.11040.225.0C303 牛腿计算牛腿每延米竖向力设计值Fv250kN/m。 11 基本资料 111 工程名称：工程一 112 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的竖向力值 Fvk 185.2kN 作用于牛腿顶部按荷载效应标准组合计算的水平拉力值 Fhk 10kN 竖向力设计值 Fv 250kN 水平拉力设计值 Fh 14kN 113 裂缝控制系数 = 0.8 竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离 a = 350mm 下柱边缘到牛腿外边缘的水平长度 c = 400mm 牛腿宽度 b = 1000mm 牛腿与下柱交接处的垂直截面高度 h = 600mm 牛腿的外边缘高度 h1 = 300mm 114 混凝土强度等级：C30 fc 14.3 ftk 2.01 ft 1.43N/mm 115 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 纵筋合力点至近边距离 as 40mm 116 承受竖向力所需的纵筋最小配筋率 min Max0.20%, 0.45ft/fy Max0.20%, 0.21% 0.21% 12 计算结果 121 牛腿的裂缝控制要求应按混凝土规范式 10.8.1 验算： Fvk * (1 - 0.5 * Fhk / Fvk) * ftk * b * ho / (0.5 + a / ho) 牛腿斜边倾角 atan(h - h1) / c 36.9 ho h1 - as + c * tan 300-40+400*tan36.9 560mm 考虑安装偏差后，竖向力的作用点至下柱边缘的水平距离 a 350+20 370mm * (1 - 0.5 * Fhk / Fvk) * ftk * b * ho / (0.5 + a / ho) 0.8*(1-0.5*10/185.2)*2.01*1000*560/(0.5+370/560) 753369N Fvk 185200N，满足要求。 122 牛腿顶面受压面的面积要求 在牛腿顶面的受压面上，由竖向力 Fvk 所引起的局部压应力不应超过 0.75fc， 故受压面的最小面积 Asy Fvk / 0.75 / fc 17230mm （100017） 123 纵向受力钢筋的总截面面积按混凝土规范式 10.8.2 计算： As Fv * a / (0.85 * fy * ho) + 1.2 * Fh / fy As1 250020*370/(0.85*300*560*300) 648mm （ 0.12% As,min 1204mm） As2 1.2*14000/300 56mm As As1 + As2 1204+56 1260mm 钢筋数量不宜少于 4 根，直径不宜小于 12mm 124 水平箍筋 Asv 箍筋的直径宜为 612mm，间距宜为 100150mm，且在上部 2ho/3 373mm 范围内的水 平箍筋总截面面积不宜小于承受竖向力的受拉钢筋截面面积的二分之一 Asv As1 / 2 602mm 125 弯起钢筋 Asw 当 a / ho 0.3 时，宜设置弯起钢筋，Asw As1 / 2 1204/2 602mm 集中荷载作用点到牛腿斜边下端点连线的长度 l 705mm 弯起钢筋宜位于牛腿上部 l/6 至 l/2 （117352mm）之间的范围内。牛腿配筋如下：HRB335钢筋直径20mm，纵向间距（150mm）同主拱环向主筋。4 隧道结构计算4.1 初期支护的计算大坪车站初期支护采用地层结构法计算，计算模型左右水平计算范围均取隧道跨度的3倍，垂直计算范围向上取至自由地表，向下取隧道高度的3倍。隧道围岩本构模型采用Drucker-Prager(D-P)模型，以考虑围岩的非线性变形。衬砌结构采用弹塑性各向同性体材料模拟，锚杆采用全长粘结式杆材料模拟，为植入式桁架单元，喷射混凝土初期衬砌采用全长粘结式直梁材料模拟。计算步骤按照隧道施工顺序进行。计算程序首先计算原始地应力，岩土体的开挖是在前一计算步骤所得地应力分布的基础上进行的，根据结构整体刚度的改变，按实际开挖方法（双侧壁导坑法）施加地层释放荷载，并求解开挖后的应力场。4.1.1 级围岩A型衬砌初期支护分析图4.1 初期支护计算模型 图4.2 左侧上导坑开挖 图4.3 左侧上导坑初支、右侧上导坑开挖 图4.4 右侧上导坑初支、左侧下导坑开挖 图4.5 左侧下导坑初支、右侧下导坑开挖 图4.6 右侧下导坑初支、上部核心土开挖 图4.7 拱顶初支、下部核心土开挖 图4.8 初期支护闭合成环 图4.9 锚杆轴力图围岩及结构最大位移为竖直向3.7mm，锚杆轴力最大为6.85kN。4.1.2 级围岩A型衬砌初期支护分析图4.10 初期支护计算模型 图4.11 左侧上导坑开挖 图4.12 左侧上导坑初支、右侧上导坑开挖 图4.13 右侧上导坑初支、左侧中导坑开挖 图4.14 左侧中导坑初支、右侧中导坑开挖 图4.15 右侧中导坑初支、左侧下导坑开挖 图4.16 左侧下导坑初支、右侧下导坑开挖 图4.17 右侧下导坑初支、上部核心土开挖 图4.18 拱顶初支、下部核心土开挖 图4.19 初期支护闭合成环 图4.20 锚杆轴力图围岩及结构最大位移为竖直向13.8mm，锚杆轴力最大为32kN。通过对隧道施工全过程的分析，可以得出结论，在施工过程中，围岩和初期支护结构均处于安全状态。4.2 二次衬砌的计算车站隧道二次衬砌计算模型采用荷载结构法，除考虑土压力和水压力外，还用一定刚度的弹簧（只能受压）模拟因地层对结构变形的约束作用产生的形变压力。地下结构设计，根据结构型式、受力条件、地下水情况等因素，就施工、使用阶段按下表所列荷载对结构整体可能出现的最不利组合进行计算。本次计算包括以下荷载：表4-1 荷载分类表荷载分类荷载名称永久荷载结构自重地层压力隧道上部和破坏棱体范围的设施及建筑物压力水压力及浮力设备重量地基下沉影响力侧向地层抗力及地基反力可变荷载基本可变荷载地面车辆荷载地面车辆荷载引起的侧向土压力隧道内部车辆荷载其它可变荷载施工荷载偶然荷载地震作用、人防荷载注：施工荷载指：设备运输及吊装荷载、施工机具及人群荷载，相邻工程施工等的影响等。结构自重：为沿衬砌横断面轴线分布的竖向荷载；竖向地层压力：在道路下浅埋暗挖时，按全土柱计算荷载；在道路下深埋暗挖时，按铁路隧道设计规范（TB10003-2005）深埋隧道垂直均布压力计算；地面车辆荷载按20kPa的均布荷载计算；水平地层压力：根据结构受力过程中结构位移与地层间的相互关系，可按铁路隧道设计规范（TB10003-2005）计算水平均布压力。水压力：若隧道全包防水后，考虑裂隙水或地表渗水可能汇集在结构外侧产生水压力，为防治水压力对结构产生不利影响，防水层外侧采取在隧道环向设置排水盲管及拱脚设盲沟的排水处理措施，设计计算考虑车站结构的水压力折减，作用在结构上的静水压力荷载，设计计算时水头取至隧道拱顶。若隧道采用半包防水，不考虑水压力对结构的作用。人防荷载：6级（由人防院提供）。区间隧道结构设计荷载组合按下表采用：表4-2 荷载组合表序号 荷载组合验算工况永久荷载可变荷载偶然荷载地震荷载人防荷载1基本组合构件强度计算1.35(1.0)1.42标准组合构件裂缝宽度验算1.01.03构件变形计算1.01.04抗震荷载作用下构件强度验算1.2(1.0)1.01.05人防荷载作用下构件强度验算1.2(1.0)1.01.0隧道二次衬砌计算图示见图4-21。图4-21 二次衬砌计算模型由重庆一号线施工设计技术要求（2007年10月版）5.2.9条，在道路下方的浅埋隧道，地面车辆荷载可按20kPa的均布荷载取值，并不计冲击力的影响。由于车站结构采用全包防水，考虑静水压力，设计计算时水头取至隧道拱顶，隧道高度h17.9m，水压qw179.0 kN/m。考虑最不利荷载组合时，站内荷载传至每延米二次衬砌牛腿处集中力设计值F250kN，集中弯矩M200kNm。4.2.1 级围岩A型隧道二次衬砌分析级围岩车站二次衬砌，按铁路隧道设计规范浅埋隧道计算，开挖宽度B23m，覆土厚度16m，竖直土压力q367.7kN/m，水平土压标准值e1116.7kN/m，e2247.4kN/m。依据铁路隧道设计规范表3.2.8，并结合地勘报告，土弹簧反力系数K200MPa/m。 图4-22 最不利荷载组合下衬砌轴力图 图4-23 最不利荷载组合下衬砌剪力图图4-24 最不利荷载组合下衬砌弯矩图表4-3 最不利荷载组合作用下级围岩隧道二次衬砌内力值类别构件计算内力最大值弯距（kNm）剪力（kN）轴力（kN）内侧外侧A型级拱顶1428.9-4673.8拱腰-1450.8-5970.0边墙969.5-6539.6拱脚-1937.41265.9-7475.7仰拱391.6-7524.8偏心受压构件截面验算，计算长度L00.36净跨径21m=7.56m。1.正截面承载力验算1.1拱脚验算1.1.1拱顶 111 工程名称：工程一 112 结构构件的重要性系数 o 1.1 轴向压力设计值N 4673.8kN Mx 1428.9kNm My 0kNm 构件的计算长度 Lox 1mm Loy 1mm 113 矩形截面 截面宽度 b 1000mm 截面高度 h 800mm 114 采用对称配筋，即：As As 115 混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm 弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550 116 纵筋的混凝土保护层厚度 c 40mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60% 12 轴心受压构件验算 121 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max1/800, 1/1000 Max0, 0 0 8， 1.0 122 矩形截面面积 A b * h 1000*800 800000mm 轴压比 Uc N / (fc * A) 4673800/(14.33*800000) 0.41 123 纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 800000*0.60% 4800mm 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min A * 0.20% 800000*0.20% 1600mm 124 全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As o * N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1.1*4673800/(0.9*1)-14.33*800000/(300-14.33) -20138mm As,min 4800mm，取 As As,min 13 在 Mx 作用下正截面偏心受压承载力计算 131 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 27 27mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 1428900000/4673800 306mm 初始偏心距 ei eo + ea 306+27 332mm 132 偏心距增大系数 当偏压构件的长细比 Lo/i 1/231 0 17.5 时，可取 1.0 133 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离： e * ei + h / 2 - a 1*332+800/2-50 682mm 134 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得： N 1 * fc * b * x + fy * As - s * As （混凝土规范式 7.3.4-1） 当采用对称配筋时，可令 fy * As s * As，代入上式可得： x o * N / (1 * fc * b) 1.1*4673800/(1*14.33*1000) 359mm b * ho 413mm，属于大偏心受压构件 135 当 x 2a 时，受压区纵筋面积 As 按混凝土规范式 7.3.4-2 求得： N * e 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) + fy * As * (ho - as) Asx o * N * e - 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) / fy * (ho - as) 1.1*4673800*682-1*14.33*1000*359*(750-359/2)/300*(750-50) 2736mm1.1.2拱脚 11 基本资料 111 工程名称：工程一 112 结构构件的重要性系数 o 1.1 采用考虑二阶效应的弹性分析方法 轴向压力设计值N 7475kN Mx 1937kNm My 0kNm 构件的计算长度 Lox 7560mm Loy 7560mm 113 矩形截面 截面宽度 b 1000mm 截面高度 h 1100mm 114 采用对称配筋，即：As As 115 混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm 弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550 116 纵筋的混凝土保护层厚度 c 40mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60% 12 轴心受压构件验算 121 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max7560/1100, 7560/1000 Max6.9, 7.6 7.6 8， 1.0 122 矩形截面面积 A b * h 1000*1100 1100000mm 轴压比 Uc N / (fc * A) 7475000/(14.33*1100000) 0.47 123 纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 1100000*0.60% 6600mm 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min A * 0.20% 1100000*0.20% 2200mm 124 全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As o * N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1.1*7475000/(0.9*1)-14.33*1100000/(300-14.33) -23203mm As,min 6600mm，取 As As,min 13 在 Mx 作用下正截面偏心受压承载力计算 131 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 37 37mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 1937000000/7475000 259mm 初始偏心距 ei eo + ea 259+37 296mm 132 偏心距增大系数 对于采用考虑二阶效应的弹性分析方法求得的内力设计值， 1.0 133 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离： e * ei + h / 2 - a 1*296+1100/2-50 796mm 134 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得： N 1 * fc * b * x + fy * As - s * As （混凝土规范式 7.3.4-1） 当采用对称配筋时，可令 fy * As s * As，代入上式可得： x o * N / (1 * fc * b) 1.1*7475000/(1*14.33*1000) 574mm b * ho 578mm，属于大偏心受压构件 135 当 x 2a 时，受压区纵筋面积 As 按混凝土规范式 7.3.4-2 求得： N * e 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) + fy * As * (ho - as) Asx o * N * e - 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) / fy * (ho - as) 1.1*7475000*796-1*14.33*1000*574*(1050-574/2)/300*(1050-50) 895mm As1,min 2200mm，取 Asx 2200mm1.1.3仰拱 11 基本资料 111 工程名称：工程一 112 结构构件的重要性系数 o 1.1 采用考虑二阶效应的弹性分析方法 轴向压力设计值N 7524.8kN Mx 391.6kNm My 0kNm 构件的计算长度 Lox 7560mm Loy 7560mm 113 矩形截面 截面宽度 b 1000mm 截面高度 h 750mm 114 采用对称配筋，即：As As 115 混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm 弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550 116 纵筋的混凝土保护层厚度 c 40mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60% 12 轴心受压构件验算 121 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max7560/750, 7560/1000 Max10.1, 7.6 10.1 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) 2 0.991 122 矩形截面面积 A b * h 1000*750 750000mm 轴压比 Uc N / (fc * A) 7524800/(14.33*750000) 0.7 123 纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 750000*0.60% 4500mm 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min A * 0.20% 750000*0.20% 1500mm 124 全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As o * N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1.1*7524800/(0.9*0.991)-14.33*750000/(300-14.33) -5153mm As,min 4500mm，取 As As,min 13 在 Mx 作用下正截面偏心受压承载力计算 131 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 25 25mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 391600000/7524800 52mm 初始偏心距 ei eo + ea 52+25 77mm 132 偏心距增大系数 对于采用考虑二阶效应的弹性分析方法求得的内力设计值， 1.0 133 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离： e * ei + h / 2 - a 1*77+750/2-50 402mm 134 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得： N 1 * fc * b * x + fy * As - s * As （混凝土规范式 7.3.4-1） 当采用对称配筋时，可令 fy * As s * As，代入上式可得： x o * N / (1 * fc * b) 1.1*7524800/(1*14.33*1000) 578mm b * ho 385mm，属于小偏心受压构件，应重新计算受压区高度 x。 经试算，取 x 589mm 135 当 x 2a 时，受压区纵筋面积 As 按混凝土规范式 7.3.4-2 求得： N * e 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) + fy * As * (ho - as) Asx o * N * e - 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) / fy * (ho - as) 1.1*7524800*402-1*14.33*1000*589*(700-589/2)/300*(700-50) -486mm As1,min 1500mm，取 Asx 1500mm2. 裂缝宽度验算本截面各部位e0/h0均小于0.55，依据铁路隧道设计规范10.3.3，当时，可不进行裂缝宽度的检算。计算结果表明，隧道二次衬砌截面及配筋数量满足结构承载力、控制变形与裂缝的要求。4.2.2 级围岩A型隧道二次衬砌分析级围岩车站二次衬砌，按铁路隧道设计规范深埋隧道计算，开挖宽度B23m，覆土厚度16m，竖直土压力q127.5kN/m，水平土压标准值e19.2kN/m。依据铁路隧道设计规范表3.2.8，并结合地勘报告，土弹簧反力系数K1200MPa/m。 图4-25 最不利荷载组合下衬砌轴力图 图4-26 最不利荷载组合下衬砌剪力图图4-27 最不利荷载组合下衬砌弯矩图表4-4 最不利荷载组合作用下级围岩隧道二次衬砌内力值类别构件基本组合计算内力弯距（kNm）剪力（kN）轴力（kN）内侧外侧A型级拱顶21.5-2195.2拱腰-38.3-2532.0边墙238.1-3233.3拱脚-2005.61173.9-4246.3仰拱1393.3-4119.91.正截面抗压强度验算1.1拱脚验算1.1.1拱顶11 基本资料 111 工程名称：工程一 112 结构构件的重要性系数 o 1.1 采用考虑二阶效应的弹性分析方法 轴向压力设计值N 2195.2kN Mx 21.5kNm My 0kNm 构件的计算长度 Lox 7560mm Loy 7560mm 113 矩形截面 截面宽度 b 1000mm 截面高度 h 700mm 114 采用对称配筋，即：As As 115 混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm 弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550 116 纵筋的混凝土保护层厚度 c 40mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60% 12 轴心受压构件验算 121 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max7560/700, 7560/1000 Max10.8, 7.6 10.8 1 / 1 + 0.002 * (Lo/b - 8) 2 0.985 122 矩形截面面积 A b * h 1000*700 700000mm 轴压比 Uc N / (fc * A) 2195200/(14.33*700000) 0.22 123 纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 700000*0.60% 4200mm 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min A * 0.20% 700000*0.20% 1400mm 124 全部纵向钢筋的截面面积 As 按下式求得： N 0.9 * * (fc * A + fy * As) （混凝土规范式 7.3.1） As o * N / (0.9 * ) - fc * A / (fy - fc) 1.1*2195200/(0.9*0.985)-14.33*700000/(300-14.33) -25578mm As,min 4200mm，取 As As,min 13 在 Mx 作用下正截面偏心受压承载力计算 131 初始偏心距 ei 附加偏心距 ea Max20, h/30 Max20, 23 23mm 轴向压力对截面重心的偏心距：eo M / N 21500000/2195200 10mm 初始偏心距 ei eo + ea 10+23 33mm 132 偏心距增大系数 对于采用考虑二阶效应的弹性分析方法求得的内力设计值， 1.0 133 轴向压力作用点至纵向受拉钢筋的合力点的距离： e * ei + h / 2 - a 1*33+700/2-50 333mm 134 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得： N 1 * fc * b * x + fy * As - s * As （混凝土规范式 7.3.4-1） 当采用对称配筋时，可令 fy * As s * As，代入上式可得： x o * N / (1 * fc * b) 1.1*2195200/(1*14.33*1000) 168mm b * ho 358mm，属于大偏心受压构件 135 当 x 2a 时，受压区纵筋面积 As 按混凝土规范式 7.3.4-2 求得： N * e 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) + fy * As * (ho - as) Asx o * N * e - 1 * fc * b * x * (ho - x / 2) / fy * (ho - as) 1.1*2195200*333-1*14.33*1000*168*(650-168/2)/300*(650-50) -3121mm As1,min 1400mm，取 Asx 1400mm1.1.2拱脚 11 基本资料 111 工程名称：工程一 112 结构构件的重要性系数 o 1.1 采用考虑二阶效应的弹性分析方法 轴向压力设计值N 4246.3kN Mx 2005.6kNm My 0kNm 构件的计算长度 Lox 7560mm Loy 7560mm 113 矩形截面 截面宽度 b 1000mm 截面高度 h 1100mm 114 采用对称配筋，即：As As 115 混凝土的强度等级：C30 轴心抗压强度设计值 fc 14.33N/mm 钢筋抗拉强度设计值 fy 300N/mm 抗压强度设计值 fy 300N/mm 弹性模量 Es 200000N/mm 相对界限受压区高度 b 0.550 116 纵筋的混凝土保护层厚度 c 40mm 全部纵筋最小配筋率 min 0.60% 12 轴心受压构件验算 121 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 Lo/b MaxLox/bx, Loy/by Max7560/1100, 7560/1000 Max6.9, 7.6 7.6 8， 1.0 122 矩形截面面积 A b * h 1000*1100 1100000mm 轴压比 Uc N / (fc * A) 4246300/(14.33*1100000) 0.27 123 纵向钢筋最小截面面积 全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 1100000*0.60% 6600mm 一侧纵向钢筋的最小截面面积 As1,min