隧道底鼓段隧底荷载的计算方法

1.隧道底鼓段隧底荷载的计算方法，按如下步骤进行：①确定衬砌结构计算力学模型，对底鼓段隧道衬砌荷载分布进行修正，除拱墙承受围岩荷载外，仰拱承受均布荷载，方向竖直向上；②确定计算所需要的基本参数，包括围岩重度、围岩级别、开挖跨度、侧压力系数、围岩弹性抗力，根据相关规范和地勘成果合理确定；③计算拱墙衬砌受承受的荷载；④建立结构计算模型；⑤计算不同围岩级别、跨度、矢跨比和厚度工况下，仰拱最大底鼓量；⑥拟合得到仰拱最大底鼓量计算公式如下：式中：μ为隧道最大底鼓值，单位mm；q 2 为作用在隧底结构上的均布荷载，单位kN/m；l为隧道仰拱结构计算跨度，单位m；E为隧道衬砌弹性模量，单位MPa；I为隧道衬砌截面惯性矩，单位m 4 ；α为等效系数；β为衰减系数；其中：α＝1.04×10 -4 l+9.14×10 -4 h+1.92×10 -4 s+3.10×10 -3β＝e -12.92λ -3.54×10 -2 l-0.655h 2 +1.368h+0.0266式中：h为衬砌厚度，单位m，s为围岩级别，λ为仰拱矢跨比；⑦得到底鼓段隧底荷载计算公式：式中：q 2 为作用在隧底结构上的均布荷载，单位kN/m；μ为隧道最大底鼓值，单位mm；l为隧道仰拱结构计算跨度，单位m；E为隧道衬砌弹性模量，单位MPa；I为隧道衬砌截面惯性矩，单位m 4 ；α为等效系数；β为衰减系数。 2.如权利要求1所述的隧道底鼓段隧底荷载的计算方法，其特征是：所述步骤③中，拱墙衬砌受承受的荷载主要考虑深埋围岩荷载，深埋围岩荷载按下式计算：围岩垂直匀布压力q＝γhh＝0.45×2 S-1 ω式中：q为围岩垂直匀布压力，单位kPa；γ为围岩重度，单位kN/m 3 ；h为围岩压力计算高度，单位m；s为围岩级别；ω为宽度影响系数，ω＝1+i×(B-5)；B为坑道宽度，单位m；i为B每增减1m时的围岩压力增减率，当B<5m时取i＝0.2，B>5m时取i＝0.1；水平围岩压力e＝λq式中：e为水平围岩压力，单位kPa；λ为围岩水平侧压力系数；λ按下表取值： 3.如权利要求1所述的隧道底鼓段隧底荷载的计算方法，其特征是：所述步骤④中，结构计算模型采用梁单元模型衬砌，用链杆模拟围岩和衬砌的相互作用，链杆一端与衬砌连接，另一端采用固定约束，围岩的弹性抗力按下式计算:σ＝Kδ式中：σ为弹性反力强度，单位Pa；K为围岩弹性反力系数，单位Pa/m；δ为衬砌向岩层方向的变形值，单位m。