电力隧道计算书.docx
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电力隧道计算书
新建工程
施工图设计阶段(变更)
暗挖隧道(K0+005~K0+225)计算书
及风险源分析
(连封面封底共15页)
批准:
审核:
校核:
计算:
XXXXXXXX设计院
年月日
第一部分XXXX隧道工程计算书
一、结构尺寸的拟定
根据工程经验类比并结合现场工程地质环境,拟定结构断面设计参数如下图:
电力隧道结构断面图
二、计算依据
1、《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)
2、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)
3、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)
三、荷载与荷载组合
1、荷载分类
荷载
类型
荷载名称
荷载计算及取值
永久
荷载
结构自重
按实际考虑
地层
压力
竖向压力
按计算截面以上全部土柱重量计算
水平压力
主、被土压力按朗金土压力公式计算。
水压力及浮力
按最不利地下水位计算静水压力及全部浮力
侧向地层抗力及地基反力
侧向地层抗力及地基反力按结构型式及其在荷载作用下的变形、结构与地层刚度、施工方法等情况及土层性质,根据所采用的结构计算简图和计算方法加以确定
可变
荷载
基本可变
荷载
地面车辆荷载及其冲击力
地面车辆荷载按20kN/m2的均布荷载并不计冲击力的影响
地面车辆引起的侧向力
按20kN/m2的均布荷载作用于地层上考虑
2、荷载组合
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)的规定,按结构在施工阶段和使用阶段可能出现的最不利情况进行荷载组合。
各种荷载组合及分项系数见下表:
荷载组合与分项系数
荷载种类
组合
永久荷载
可变荷载
人防荷载
地震荷载
基本组合1:
永久荷载+基本可变荷载
1.35
1.4
标准组合2:
永久荷载+基本可变荷载
1.0
1.0
3、荷载值
(1)土压、水压、超载值
根据地勘报告,水位标高取34.0m,隧道覆土厚度取13.5m,隧道宽度3.83m。
土平均重度取19kN/m3,围岩按V级围岩考虑。
根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004),
深浅埋隧道分界深度
由埋深大于
且小于
,属于浅埋,作用在支护结构上的均布荷载采用
作用在支护结构两侧的水平侧压力为
超载:
q=20kN/m2
水压力:
q水上=0kN/m2
q水下=3.7×10=37kN/m2
四、计算模型
采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法,采用SAP2000结构计算软件计算。
1)结构纵向取1米作为一个计算单元,作为平面应变问题来近似处理;
2)假定衬砌为小变形弹性梁,衬砌离散为足够多个等厚度直梁单元;
3)用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与衬砌间的的相互约束,即此反映围岩与结构的相互作用。
下面分为有水工况和无水工况计算,如下图所示:
电力隧道工况计算模型
五、计算结果
五爱变进线电缆隧道工程计算结果简图如下图所示。
(一)埋深13.5米计算结果
1、基本组合
弯矩图轴力图
2、标准组合
弯矩图轴力图
五爱变进线电缆隧道工程计算结果
埋深13.5米配筋表
位置
基本组合
标准组合
截面尺寸
选筋
裂缝
弯矩
轴力
弯矩
轴力
拱顶
92.86
125.03
68.60
92.22
300×1000
8Φ14
0.18
拱肩
104.61
329.01
77.21
242.63
300×1000
8Φ14
0.16
侧墙
11.66
407.39
8.72
300.50
300×1000
8Φ14
——
墙角
109.77
416.37
80.92
307.15
300×1000
8Φ14
0.16
底板
178.30
165.88
131.70
122.39
350×1000
8Φ18
0.21
(二)埋深10.0米计算结果
1、基本组合
弯矩图轴力图
2、标准组合
弯矩图轴力图
五爱变进线电缆隧道工程计算结果
埋深10米配筋表
位置
基本组合
标准组合
截面尺寸
选筋
裂缝
弯矩
轴力
弯矩
轴力
拱顶
73.14
110.27
53.91
81.23
300×1000
8Φ14
0.11
拱肩
85.71
278.92
63.16
205.49
300×1000
8Φ14
0.11
侧墙
1.27
341.58
0.94
249.65
300×1000
8Φ14
——
墙角
106.48
352.93
78.49
260.17
300×1000
8Φ14
0.16
底板
157.69
143.74
116.24
150.99
350×1000
8Φ18
0.15
六、结论
以上四种工况计算结果表明,结构配筋基本受基本组合控制,选取配筋均满足强度和裂缝要求。
第二部分暗挖电缆隧道穿越二环路的风险源分析
一、工程概况
电缆隧道采用暗挖法施工,下穿通过二环路。
隧道在施工进程中,将会对二环路产生影响。
特此,对电力隧道对二环路的影响进行风险分析。
暗挖隧道采用复合衬砌,初期支护能够及时为开挖的隧道提供一定的刚度和强度,保证隧道的稳定和降低地层的沉降速度和沉降量,降低对二环路的影响。
二次衬砌在初期支护稳定以后进行施做,对隧道和地层的影响很小。
由于二次衬砌施做时,地层基本稳定,本次风险源分析只考虑初期支护的作用,不考虑二次衬砌的影响。
二、模型建立
本工程可以看作平面应变问题,进行平面应变分析。
计算区域为横向26.81m,竖向27.930m,即左右两侧计算边界为3倍洞径,下部边界稍大于2倍隧道高度,覆土厚度取13.5m。
围岩采用摩尔-库伦模型模拟,初期支护采用弹性模型模拟。
地面超载按20kPa考虑。
开挖方式采用上下台阶法。
图1.模型的尺寸(单位mm)
(A)上台阶开挖
(B)下台阶开挖
图2.模型的网格
三、结果分析
施做初期支护后,拱顶最大沉降49.90mm,地表最大沉降17.91mm。
地表沉降量较,二环路交通繁忙,对安全要求高,建议采取措施加固地层、减小地面沉降确保施工期间二环路的正常交通。
图3.施做初期支护后地层沉降图
图4.施做初期支护后地层竖向应力图
本工程拟采用拱顶上方大管棚加固。
加固后进行分析如下。
施做初期支护后,拱顶最大沉降20.38mm,地表最大沉降9.69mm。
地表沉降量较小,沉降量在安全范围之内,有利于保证二环路的安全。
图5.施做初期支护后地层沉降图
图6.施做初期支护后地层竖向应力图
四、结论
1、未采取地层加固措施时,地表最大沉降17.91mm,地表沉降较大,考虑到二环路交通繁忙,建议采取工程措施对地层加固,减小地面沉降。
2、采用大管棚加固后,地表最大沉降9.69mm,地表沉降量较小,沉降量在安全范围之内,有利于保证二环路的安全。
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- 电力 隧道 计算