隧道初期支护计算

一、表格使用颜色说明：一、设计参数取值：1、关于围岩参数：围岩级别s初始应力P（Mpa）粘聚力c（Mpa）内摩擦角δ（o）变形模量E(Mpa)泊松比μ围岩重度γ(KN/m3)隧道宽度mB=2r1+2d+2e(m)隧道高度mHt=H1+r1+d+e(m)外轮廓半径ro=B/2(m)内轮廓半径ri=ro-衬砌厚度(m)衬砌厚度md2、关于锚杆参数：锚杆的设计长度(m)锚杆内端半径rc(m)锚杆间距设计exi(mxm)锚杆间距设计e或i(m)exi（m2）锚杆直径φ(m)单根锚杆横截面面积As(m2)弹性模量Ea(Mpa)抗拉强度σp(Mpa)抗剪强度τa(Mpa)安全系数K3、关于混凝土：（C20混凝土)锚喷初期支护设计计算（特别注意数据单位和括号内一致，避免错误结果！！）三、可以调整的数据：锚杆的长度，间距；混凝土标号及相关，衬砌厚度等。二、请大家认真输入自己设计的数据，设计参数的取值可以参考群里设计参数取值表格，有些数据可以自行修改，可不按照参数取值表格上的，有疑问可以群里发个信息一起讨论！特别需要注意和调整的数据需自己设计输入的参数泊松比μc弹性模量Ec（Mpa）抗压强度设计值Rh（Mpa）无锚杆时围岩位移muo（m）说明：Ⅴ级围岩ua0=0.8uoⅠ-Ⅳ级围岩ua0=0.5uo有锚杆时围岩位移mua0（m）二、计算部分1、计算Q’δ1=δ(o）cosδ1sinδ1cotδ1c1=c+τa*As/(ei)（Mpa）M=2*(P*sinδ1+c1*cosδ1）围岩变形模量E(Mpa)泊松比μG=E/2(1+μ)(Mpa)M/（4Gro）=(P*sinδ1+c1*cosδ1）/（4Gro)（Mpa/m）安全系数K锚固前洞壁位移值uao（m）弹性模量Ea(Mpa)单根锚杆横截面面积As(m2)隧道宽度mB=2r1+2d+2e(m)隧道高度mHt=H1+r1+d+e(m)外轮廓半径ro=1/4（B+Ht）(m)锚杆内端半径rc(m)ρ=√(2ro2rc2/ro2+rc2)（m）(ρ-ro)/ro2+(ρ-rc)/rc2+2/ρ-1/ro-1/rcrc-ro(m)计算轴力Q’=k*ro[MRao2/（4Gro）-uao]EaAs/(rc-ro)[(ρ-ro)/ro2+(ρ-rc)/rc2+2/ρ-1/ro-1/rc)]2、计算pa支护附加抗力：Pa=Q'/ei（Mpa）3、计算pi弹性模量Ec（Mpa）泊松比μcGc=Ec/2(1+μc)外轮廓半径ro=1/2B(m)内轮廓半径ri=ro-衬砌厚度(m)Kc=2Gc（ro2-ri2)/{ro[(1-2μc)ro2+ri2]}（Mpa/m）pi=kc[M(Rao)2/(4Gro)-uao]（Mpa）4、试算Rao1-sinδ1(1-sinδ1)/(2sinδ1)(p+c1ctgδ1)（1-sinδ1）（Mpa）(pi+pa+c1ctgδ1)（Mpa）(rc/ro)2sinδ1/(1-sinδ1)(p+c1ctgδ1)(1-sinδ1)/[(pi+pa+c1ctgδ1)(rc/ro)2sinδ1/(1-sinδ1)-ro/rc*pa]（Mpa）（假定值）Rao（m）（计算值）Rao'=ro*[(p+c1ctgδ1)（1-sinδ1）/(pi+pa+c1ctgδ1)*(rc/ro)2sinδ1/(1-sinδ1)-ro/rcpa](m)两者差=Rao-Rao’注意调整到此差：控制在3%以下！相对误差率：（Rao-Rao）/Rao判断Ro是否符合要求5、计算洞壁位移uaro洞壁位移：uaro=M(Rao）2/（4Gro）（m）三、锚杆的设计计算：K1=σpAs/Q'要求：K1应在1~1.5之间但是分析数据，此项不可能满足要求！(pi+pa+c1ctgδ1)(1+sinδ1)（Mpa）Ra=ro[(p+c1ctgδ1)（1-sinδ1）/(pi+pa+c1ctgδ1)(1+sinδ1)](1-sinδ1)/(2sinδ1)（m）rc？Roe/(rc-ro)i/(rc-ro)e/(rc-ro)?1/2i/(rc-ro)?1/2四、喷层的设计计算：1、试算Pmin围岩重度γ（KN/m3）假定pimin（Mpa）(pimin+pa+c1ctgδ1)(1+sinδ1)（Mpa）(p+c1ctgδ1)（1-sinδ1）（Mpa）计算值Pmin’（Mpa）两者差=Pmin-Pmin’注意调整到此差：控制在3%以下！相对误差率：（Pmin-Pmin’）/Pmin判断假定是否符合？2、k2验算：取值在2~4.5之间k2=pi/pimin判断k2？3、喷层强度校核：σθ=Pi*2a2/(a2-1)Rh混凝土抗压强度设计值Rh（Mpa）a=ro/riσθ=Pi*2a2/(a2-1)（Mpa）σθ？Rh4、喷层厚度验算：喷层安全系数k3：建议取1.2-1.5t=k3*ro[1/√(1-2Pi/Rh)-1]（m）t?喷层设计厚度ⅤⅣⅢⅡⅡ级紧急停车带222220.150.411.81.824344454541.80E+034.00E+031.80E+043.00E+043.00E+040.380.330.280.220.22202323252512.6212.1412.0211.7614.517.967.727.667.538.086.316.076.015.887.2555.615.575.515.486.8550.70.50.50.40.443.53.52.53.510.319.579.518.3810.7551.0*1.01.0*1.01.2x1.21.2x1.21.5x1.5111.21.21.5111.441.442.250.0280.0250.020.020.20.0006157520.0004908740.0003141590.0003141590.0314159262.10E+052.10E+052.10E+052.10E+052.10E+052682682682682683153353353353350.60.60.60.60.6锚喷初期支护设计计算（特别注意数据单位和括号内一致，避免错误结果！！）三、可以调整的数据：锚杆的长度，间距；混凝土标号及相关，衬砌厚度等。二、请大家认真输入自己设计的数据，设计参数的取值可以参考群里设计参数取值表格，有些数据可以自行修改，可不按照参数取值表格上的，有疑问可以群里发个信息一起讨论！特别需要注意和调整的数据需自己设计输入的参数0.20.20.20.20.22.80E+042.80E+042.80E+042.80E+042.80E+0411.0011.0011.0011.0011.000.0030.00150.00020.000120.000120.80.50.50.50.50.00240.000750.00010.000060.0000624344454540.9135450.8290380.7193400.5877850.5877850.4067370.5591930.6946580.8090170.8090172.2460371.4825611.0355300.7265430.7265430.34400.56441.07311.87316.47752.25543.17274.32255.438010.85081.80E+034.00E+031.80E+043.00E+043.00E+040.380.330.280.220.22652.17391503.75947031.250012295.082012295.08200.0001370.0000870.0000260.0000190.0000300.60.60.60.60.60.00240.00080.00010.00010.00012.10E+052.10E+052.10E+052.10E+052.10E+050.0006157520.0004908740.0003141590.0003141590.03141592612.6212.1412.0211.7614.517.967.727.667.538.086.316.076.015.887.25510.319.579.518.3810.7557.611327.249087.184916.807048.505780.0145900.0133190.0136390.0088280.00863643.53.52.53.50.0014070.0009420.0002150.0001680.0334790.0014070.0009420.0001490.0001170.01488028000280002800028000280000.20.20.20.20.211666.6666711666.6666711666.6666711666.6666711666.666676.316.076.015.887.2555.615.575.515.486.855557.329246421.071864429.786670355.130120231.0246630.4390790.2777300.0995290.0727250.1091480.593260.440810.305340.190980.190980.729300.394150.219780.118030.118031.644851.250490.949980.641871.280761.213041.115491.210891.433724.830191.960543.174318.0695720.1177628.087070.691880.353210.097220.022250.009444.82354.02763.60093.75244.18434.823554.027633.600873.752454.18429-0.00005-0.000030.00003-0.000050.00001-0.00001-0.000010.00001-0.000010.00000符合假定符合假定符合假定符合假定符合假定0.00320.00140.00030.00030.0005117.3060139.6100392.1840500.2576251.48271.706421.739272.052052.593628.737906.14315.32985.07424.98655.7837是是是是是0.25000.28570.34290.48000.42860.25000.28570.34290.48000.4286是是是是是是是是是是20232325250.12380.070.04820.03130.033361.2629091.4153781.96512.51878.60081.6448531.2504910.95000.64191.28080.1238230.0700130.0482070.0312810.0333720.00000.00000.00000.00000.0000-0.0002-0.0002-0.00020.0006-0.0004假定符合假定符合假定符合假定符合假定符合3.5466773.9675692.0649232.3234673.271810满足满足满足满足满足11.0011.0011.0011.0011.001.12481.08981.09071.07301.05844.1904123.5164701.2482661.1066932.035785是是是是是1.31.31.31.31.30.348440.207110.071670.051040.09500是是是是是