后长川公路隧道衬砌结构的安全分析.docx

          后长川公路隧道衬砌结构的安全分析                    摘要：采用极限状态设计法计算作用在后长川公路隧道衬砌结构上的荷载，通过有限元软件建立衬砌的二维荷载-结构数值模型，并以此分析衬砌结构在荷载作用下的内力根据数值结果计算配筋面积，并验算衬砌结构的裂缝宽度最终结果表明现有截面配筋设计满足现行规范的安全要求关键词：隧道衬砌；安全分析；荷载计算；数值模型1.工程概况后长川公路隧道是白银至中川段永登公路二期工程的重要组成部分，隧址区为低中山区，沟谷蜿蜒曲折，相对高差130~200m隧道全长218m，为单线隧道，洞身为3.7‰的单面上坡，线路均位于直线上隧道中间段下穿既有的包兰铁路线2.荷载计算后长川公路隧道洞身处于V级围岩中，计算截面位于既有铁路包兰线的正下方围岩力学参数按照《公路隧道设计细则》的确定，计算截面的尺寸按照工程设计文件确定采用极限状态设计法，按照现行设计规范计算作用在衬砌结构上的荷载，包括衬砌自重g、围岩压力（竖向qv，水平qh）、上部列车的等效荷载（竖向qt，水平qt’）荷载计算结果如图1所示3.数值分析3.1数值计算利用大型有限元软件MidasGTSNX进行数值模拟，衬砌结构采用各向同性的梁单元模拟，围岩采用等厚的地基弹簧单元模拟，以此建立该公路隧道的二维荷载-结构模型。

将上述计算得到的荷载加载到模型上，分析衬砌结构的内力，结果如图2所示图1.单位长度上衬砌结构上作用的荷载值(a)轴力图(b)弯矩图图2.数值计算结果3.2衬砌结构安全分析按照《混凝土结构设计规范》的要求，采用荷载基本组合对衬砌结构进行对称配筋计算，计算结果表明按照最小配筋率进行截面配筋就可满足截面的受力要求即可因此衬砌截面单侧最小配筋面积，截面的总配筋面积不宜小于同时，采用荷载准永久组合验算衬砌结构的裂缝宽度根据《混凝土结构设计规范》规定，对钢筋混凝土偏心受压构件，当时，可不验算裂缝宽度计算结果表明，对该公路隧道的衬砌截面，只有拱顶处的裂缝宽度需要进行验算进一步根据规范的计算公式可知，当配筋面积，可满足衬砌结构裂缝宽度小于0.2mm的要求综上，衬砌截面对称配筋时，其配筋由裂缝宽度控制，且钢筋面积能够同时满足配筋计算、最小配筋率、截面总配筋率和裂缝宽度的要求根据设计文件，隧道整体衬砌选择6φ25的配筋，此时钢筋面积As=2945mm2，因此现有衬砌的设计满足安全要求  -全文完-。