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《水工隧洞與壩下涵管第二節(jié)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第七章水工隧洞與壩下涵管第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載一、荷載的種類及其計算作用在隧洞襯砌上的荷載，分為基本荷載和特殊荷載兩類?；竞奢d，長期或經(jīng)常作用在襯砌上的荷載。包括襯砌自重、圍巖壓力、設(shè)計條件下的內(nèi)水壓力、穩(wěn)定滲流情況下的外水壓力、預(yù)應(yīng)力等。特殊荷載，即出現(xiàn)機遇較少的、不經(jīng)常作用在襯砌上的荷載。包括校核洪水位時的內(nèi)水壓力和相應(yīng)的外水壓力、地震荷載、施工荷載、灌漿壓力、溫度荷載等。荷載計算的對象是單位洞長。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載1.圍巖壓力在巖體中開挖隧洞，破壞了巖體的平衡狀態(tài)，引起圍巖的應(yīng)力
2、重新分布，圍巖發(fā)生變形，甚至塌落，襯砌承受的這些可能崩塌圍巖的壓力稱為圍巖壓力，也稱為山巖壓力。圍巖壓力按作用的方向可分為垂直圍巖壓力和側(cè)向圍巖壓力。對于不同的圍巖類別，用不同的方法來估算圍巖壓力第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載這里對經(jīng)驗估算法作一介紹。圍巖壓力視為均布，計算公式如下：ｑ＝（0.2～0.3）γＲＢｅ＝（0.05～0.10）γＲＨ式中：ｑ、ｅ—分別為垂直均布及側(cè)向均布圍巖壓力強度，kＮ／ｍ２；γＲ—巖體重度，kＮ／ｍ３；Ｂ、Ｈ—分別為洞室的開挖寬度及高度，ｍ。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載2.彈
3、性抗力影響彈性抗力的因素主要是，圍巖的巖性、構(gòu)造、強度及厚度，同時還必須保證襯砌與圍巖緊密結(jié)合。為有效地利用彈性抗力，常對圍巖進(jìn)行灌漿加固并填實襯砌與圍巖間的空隙。由于彈性抗力對于襯砌是有利的，對彈性抗力的估算不能過高。圍巖的彈性抗力ｐ０可由下式計算：p０＝Ｋδ圍巖的法向位移δ值，可根據(jù)襯砌的荷載（包括彈性抗力在內(nèi)），經(jīng)計算求得。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載圍巖的彈性抗力系數(shù)Ｋ，則與圍巖巖性及開挖洞徑有關(guān)。在圓形有壓隧洞的襯砌計算中，常以隧洞開挖半徑為１００cm時的單位彈性抗力系數(shù)Ｋ０來表示圍巖的抗力特性，
4、則開挖半徑為ｒｅ時的彈性抗力系數(shù)Ｋ為：式中：ｒｅ—隧洞實際開挖半徑，cm；Ｋ０—開挖半徑為100cm時的單位彈性抗力系數(shù)，kＮ/cm３，可由表７-６查得。無壓隧洞的圍巖抗力系數(shù)Ｋ可由表７-６查得。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載3.內(nèi)水壓力內(nèi)水壓力是指作用在襯砌內(nèi)壁上的水壓力。它是有壓隧洞的主要荷載。內(nèi)水壓力可分解為兩部分：即均勻內(nèi)水壓力和非均勻內(nèi)水壓力（無水頭洞內(nèi)滿水壓力）。均勻內(nèi)水壓力是由洞頂內(nèi)壁以上的水頭產(chǎn)生的，計算式為：p１＝γｈ非均勻內(nèi)水壓力是指洞內(nèi)充滿水，洞頂處水壓力為零，洞底處的水壓力為２γｒi時
5、的水壓力。計算式為：p２＝γｒi（１－cosθ）非均勻內(nèi)水壓力的合力，方向向下，數(shù)值等于單位洞長內(nèi)的總水重。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載內(nèi)水壓力為以上兩者的疊加。下圖為內(nèi)水壓力的計算圖。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載4.外水壓力外水壓力是指作用在襯砌外壁上的地下水壓力，其值取決于水庫蓄水后的地下水位線的高低，難以準(zhǔn)確計算。對于無壓隧洞，一般采用在襯砌外壁布置排水措施來消除外水壓力。對于有壓隧洞，外水壓力有抵消內(nèi)水壓力的作用，需要慎重考慮。工程中常將地下水位線至隧洞襯砌外壁的作用水頭乘上一個折減系數(shù)βe后，
6、作為地下水位線的計算值。βe可參考書上表選用。作用在襯砌外壁上的外水壓力可按下式估算：pe=βeγh＇第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載下圖為地下水位線分布圖第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載5.襯砌自重襯砌自重是指沿隧洞軸1米長襯砌的重量。襯砌單位面積上的自重強度g為：g=γhδ式中：γh—襯砌材料的重度，kN/m3，（混凝土γh＝24kN/m3，鋼筋混凝土γh=25kN/m3.）δ—襯砌厚度，應(yīng)考慮超挖回填的影響，m。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載襯砌自重第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載6.其它荷載灌漿壓力、
7、溫度荷載、地震荷載等一些其它荷載，或為施工期臨時作用或?qū)σr砌影響較小或出現(xiàn)機率很小，在設(shè)計中較少考慮。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上的荷載二、荷載組合設(shè)計中?？紤]的荷載組合有：⑴正常運用情況：圍巖壓力＋襯砌自重＋宣泄設(shè)計洪水時內(nèi)水壓力＋外水壓力。⑵施工、檢修情況：圍巖壓力＋襯砌自重＋可能出現(xiàn)的最大外水壓力。⑶非常運用情況：圍巖壓力＋襯砌自重＋宣泄校核洪水時內(nèi)水壓力＋外水壓力。正常運用情況屬于基本組合，在襯砌設(shè)計時往往以正常運用情況來確定襯砌的厚度、材料強度等級和配筋量，用其它情況來作校核。第三節(jié)作用在水工隧洞襯砌上
8、的荷載
