1、襯砌結(jié)構(gòu)配筋程序程序解釋本程序根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)原理來(lái)編制，首先讀入材料各特征系數(shù)，然后 建立循環(huán)，讀入各截面的厚度、軸力和彎矩，如果彎矩為負(fù)值，則要轉(zhuǎn)為正值，但算出 受拉區(qū)和受壓區(qū)鋼筋量后，要將它們互換，最終才得到襯砌內(nèi)側(cè)和外側(cè)的鋼筋量Ass（j） 和Assl（j）。算出各截面所需的配筋量，取襯砌內(nèi)側(cè)的鋼筋最大值作為整體襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi) 側(cè)每截面的配筋量即maxAs，取襯砌外側(cè)的鋼筋最大值作為整體襯砌結(jié)構(gòu)外側(cè)每截面的 配筋量maxAsl，式中各主要符號(hào)的含義如下：Ak安全系數(shù)；Rw混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；Ra混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度；N、NN（j）軸力、軸力數(shù)組；M、MM（j）彎矩、彎

2、矩?cái)?shù)組；b截面寬度（沿隧道走向取單位長(zhǎng)度1m）；x混凝土受壓區(qū)高度；Rg鋼筋的抗壓計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；As受拉區(qū)鋼筋的截面面積；Asl受壓區(qū)鋼筋的截面面積；yl形心軸到受拉區(qū)邊緣的距離；e軸力作用點(diǎn)到到受拉鋼筋重心的距離；el軸力作用點(diǎn)到受壓鋼筋重心的距離；h0受壓區(qū)邊緣到受拉鋼筋重心的距離；a受拉鋼筋重心到受拉區(qū)混凝土邊緣的距離；al受壓鋼筋重心到受壓區(qū)混凝土邊緣的距離；e0偏心距；h截面高度（即襯砌厚度）；Ec混凝土的受壓彈性模量；Es鋼筋的彈性模量；Wmax最大裂縫寬度；W裂縫寬度允許值；afai構(gòu)件受力特征系數(shù)；csa裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)；fctk混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；rte縱

3、向受力鋼筋配筋率；Ace有效受拉混凝土截面面積；R縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù)；c鋼筋保護(hù)層厚度；sigma縱向受拉鋼筋的應(yīng)力；d受拉區(qū)鋼筋直徑；dl受壓區(qū)鋼筋直徑；fai縱向彎曲系數(shù)；px偏心情況：1，為大偏心；px=2，為小偏心。建立輸入文件(1.dat)格式如下：xinghao， biaohaoAk， Ra， Rw， Rg， Ec， Es， fai， fc， fyl， fctk， W， r， afai c， b， d， d1hh(0)，NN(0)，MM(0)hh(1)，NN(1)，MM(1)hh(i)，NN(i)，MM(i)注：i為隧道襯砌截面?zhèn)€數(shù)。dimension hh(60),Ass(

4、60),Ass1(60),TT(60)real MM(60),NN(60),M,N,maxAs,maxAs1,As,As1integer pxcharacter xinghao*10,biaohao*10open(1,file=1.txt，status=unknown)open(2,file=2.txt，status=unknown)read(1,*)xinghao,biaohaowrite(2,*)鋼筋型號(hào):write(2,*)xinghaowrite(2,*)混凝土標(biāo)號(hào):write(2,*)biaohaoread(1,*)AK,Ra,Rw,Rg,Ec,Es,fai,fc,fy1,fctk,

5、W,r,afairead(1,*)c,b,d,d1write(2,*)配筋參數(shù):write(2,100) 1000*c,1000*b,1000*d,1000*d1100 format(1x,c=,f8.3,4x,b=,f8.3,4x,d=,f8.3,4x,d1=,f8.3) write(2,*)*1*pause 10read(1,*)imaxAs=0maxAs1=0do 10,j=0,iread(1,*) hh(j),NN(j),MM(j)if(MM(j).lt.0)thenTT(j)=MM(j)MM(j)=-MM(j)endifh=hh(j)M=MM(j)N=NN(j)e0=M/Na=c+d

6、/2a1=c+d1/2h0=h-ae=e0+(h/2-c-d/2)e1=e0-(h/2-c-d1/2)As1=-0.00000420As1=As1+0.000004As=-0.00000430As=As+0.000004if(As.gt.0.04)goto 20!/*計(jì)算受壓區(qū)混凝土高度x*/if(e0.le.(h/2-a1)thenx=sqrt(e-h0)*2+2*Rg*(As*e+As1*e1)/(Rw*b)-(e-h0)elsex=sqrt(ABS(e-h0)*2+2*Rg*(As*e-As1*e1)/(Rw*b)-(e-h0) endif!/*判斷大小偏心情況*/if(x.le.(0.

7、55*h0)thenpx=1elsepx=2endif/*檢算截面強(qiáng)度*/if(px.eq.1)thenif(x.ge.(2*a1)thenif(AK*N).gt.(Rw*b*x+Rg*(As1-As)goto 30elseif(AK*N*e1).gt.(Rg*As*(h0-a1)goto 30endifelseif(AK*N*e).gt.(0.5*Ra*b*h0*2+Rg*As1*(h0-a1)goto 20if(e0.le.(h/2-a1)thenif(AK*N*e1).gt.(0.5*Ra*b*h0*2+Rg*As*(h0-a)goto 30 endifendif/*檢算按軸心受壓構(gòu)件考

8、慮時(shí)的截面強(qiáng)度*/AA=b*hif(N.gt.(0.9*fai*(fc*AA+fy1*(As+As1)goto 30/*檢算受拉邊緣混凝土裂縫寬度*/Ace=0.5*b*hrta二As/Aceif(rta.lt.0.01)rta=0.01z=(0.87-0.12*(h0/e)*2)*h0if(z.gt.(0.87*h0)z=0.87*h0if(As.eq.0)thencsa=0.4elsesigma=N*(e-z)/(As*z)csa=1.1-0.65*fctk*(rta*sigma)endifif(csa.gt.1.0)csa=1.0if(csa.lt.0.4)csa=0.4Wmax二afa

9、i*csa*r*(2.7*c+0.1*d/rta)*sigma/Esif(Wmax.le.W.or.e0.le.(0.55*h0)thenAss(j)二As*1000000Ass1(j)=As1*1000000if(TT(j).lt.0)thensss=Ass(j)Ass(j)=Ass1(j)Ass1(j)=sssendifwrite(2,200)j,1000*h,Ass(j),Ass1(j)200format(1x,j=,i2,4x,h=,f8.3,4x,Ass(j)=，f8.1,5x,Ass1(j)=，f8.1)if(Ass(j).le.0.and.Ass1(j).le.0)thenwri

10、te(2,*)按構(gòu)造要求配筋elsewrite(2,*)按受力要求配筋，同時(shí)得滿足構(gòu)造要求所以：endifif(Ass(j).lt.0.002*b*h*1000000)Ass(j)=0.002*b*h*1000000if(Ass1(j).lt.0.002*b*h*1000000)Ass1(j)=0.002*b*h*1000000write(2,400)Ass(j),Ass1(j)400format(1x,Ass(j)=，f8.1,5x,Ass1(j)=，f8.1)write(2,*)*1*if(Ass(j).gt.maxAs)maxAs二Ass(j)if(Ass1(j).gt.maxAs1)m

11、axAs1二Ass1(j)elsegoto 30endif10 continuewrite(2,*)*1*write(2,300)maxAs,maxAs1300format(1x,maxAs=,f8.1,5x,maxAs1=,f8.1)close(1)close(2)end根據(jù)第3章中素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力檢算結(jié)果，如果檢算后內(nèi)力不符合要 求，為了保證襯砌結(jié)構(gòu)安全，必須按受力要求進(jìn)行配筋。通過(guò)檢算知道，各類圍 巖素混凝土襯砌結(jié)構(gòu)均有部分截面不符合要求，但除7V淺埋外大部分只有個(gè) 別點(diǎn)不通過(guò)，且安全系數(shù)或容許值已大于1，在實(shí)際工程中，這種檢算不通過(guò)可 以忽略。因此按構(gòu)造要求對(duì)V級(jí)淺埋段進(jìn)行配筋。

12、(1)配筋原理隧道襯砌結(jié)構(gòu)屬于偏心受壓矩形構(gòu)件，根據(jù)偏心受壓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原 理進(jìn)行配筋。采用試算法，假設(shè)受拉區(qū)和受壓區(qū)一定鋼筋分別為AS和AS， 檢算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和裂縫是否符合要求，直到襯砌每個(gè)截面都符合要求 為全，最后得到各截面的鋼筋情況。這部分可編寫程序進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算偏心距e0e = M / N(5-4-1)式中：M彎矩；N軸力。確定截面受壓區(qū)高度x先假設(shè)襯砌截面受拉鋼筋和受壓鋼筋面積分別為A和A：，按下列公式計(jì)算 出受壓區(qū)高度x，即可以確定截面中性軸位置。R (Ae + Afef) = R bx(e - h + x /2)(5-4-2)g ssw0解出上式x :x = :(

13、e - h )2 + 2R (A e + Afe)/(R b) - (e h )(5-4-3)0g ssw0式中：e軸向力到受拉鋼筋重心的距離，e = e + (h/2- a)；0e軸向力到受壓鋼筋重心的距離，e = e - (h/2 + a)；0a鋼筋A(yù)的重心到截面受拉邊緣的距離；a鋼筋A(yù)的重心到截面受壓邊緣的距離； sh襯砌厚度；R鋼筋的抗拉計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/MPa；Rw 混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值/MPa；h0 混凝土受壓區(qū)邊緣到受拉鋼筋重心的距離；b 襯砌計(jì)算截面寬度，取1m。當(dāng)軸向力N位于作用于鋼筋A(yù)和A，重心之間時(shí)，式(5-4-2)和式(5-4-3)中取正值；當(dāng)N作用于兩重心以外時(shí)

14、，則取負(fù)號(hào)。3）截面大小偏心類型的確定如果x 2a，按下式進(jìn)行強(qiáng)度檢算：KN R bx + R （A - A ）（5-4-4）wg s s如果x 2a，按下式進(jìn)行強(qiáng)度檢算：KNer R A （h0 - a，）（5-4-5）b、小偏心受壓構(gòu)件強(qiáng)度檢算公式如下：KNe 0.5R bh2 + R A （h a）（5-4-6）a 0 g s 0如果軸向力N位于鋼筋A(yù)的重心與鋼筋A(yù)的重心之間，強(qiáng)度檢算還應(yīng)符合 ss下式：KNe 0.5R bh2 + R A （h a）（ 5-4-7）a 0 g s 0除了以上按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行檢算外，還應(yīng)按軸心受壓構(gòu)件驗(yàn)算截面的軸心 抗壓強(qiáng)度：N 0.9中f A + f

15、 f（A + A）（5-4-8）cy s s式中：K安全系數(shù)；Ra 混凝土彎曲抗壓極限強(qiáng)度/Mpa；中-鋼筋混凝土構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)；fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fy 受力鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A 構(gòu)件截面面積。其它符號(hào)意義同前。5）裂縫檢算當(dāng)e0 0.55 h0,可以不進(jìn)行裂縫檢算，否則需要按下式檢算襯砌截面的最大裂縫寬度max是否符合要求：3 awy （2.7c + 0.1d / p ）b / E（5-4-8）式中：a 構(gòu)件受力特征系數(shù)，對(duì)偏心受壓構(gòu)件取a =2.7；v 裂縫間縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，W =1.1-0.65f女/（Pt b ），當(dāng)V 1.0時(shí)，取W = 1.0，其中

16、，P為按有效受拉混凝 土面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率，P=A /A，當(dāng)p 0.01時(shí)，取0.01； te s ceteA. 有效受拉混凝土截面面積，對(duì)于偏心受壓矩形構(gòu)件，取Ace=0.5bh， h為截面高度，即襯砌厚度；Y 縱向受拉鋼筋表面特征系數(shù)，螺旋鋼筋取0.7，光面鋼筋取1.0；c 混凝土保護(hù)層厚度；二縱向受拉鋼筋的應(yīng)力，b = N（e 一乙）/（A z），其中z為縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)合力之間的距離，z = 0.87 -0.12（h /e）2h，且z 0.87h，否000則取 z = 0.87h0。采用以上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋方法，因?yàn)橐r砌各截面內(nèi)力不同，按受力要 求各截面所需配筋

17、量不同，為了施工時(shí)鋪設(shè)鋼筋方便，以及整個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)受拉（或 受壓）邊并不是都是位于襯砌內(nèi)側(cè)或外側(cè)，拱頂內(nèi)側(cè)受拉，而邊墻等其他截面可 能是外側(cè)受拉，完全按受力要求配筋會(huì)給施工帶來(lái)很大麻煩，因此為了滿足襯砌 結(jié)構(gòu)每個(gè)截面受力配筋要求，按所需鋼筋量最多的截面對(duì)整體襯砌的每個(gè)截面進(jìn) 行配筋。（3）編寫配筋程序隧道襯砌結(jié)構(gòu)截面有幾十個(gè)，如果采用手工計(jì)算，顯然很麻煩，因此采用編 制程序來(lái)配置鋼筋。根據(jù)以上配筋原理，程序假設(shè)襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)和外側(cè)鋼筋分別 為A和A，整個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)受拉（或受壓）邊并不是都是位于襯砌內(nèi)側(cè)或外側(cè)， 拱頂內(nèi)側(cè)受拉，而邊墻等其他截面可能是外側(cè)受拉，也就是說(shuō)并不是所有截面試 算中的A都為受拉鋼

18、筋，A：都為受壓鋼筋，因此為了與上面鋼筋配置原理一致， 襯砌結(jié)構(gòu)外側(cè)受拉時(shí)，要將A和A倒過(guò)來(lái)，即受拉鋼筋為A，受壓鋼筋為A， s sss而其他的參數(shù)受拉鋼筋直徑d與受壓鋼筋直徑d也要倒過(guò)去。而最后配筋結(jié)果恢 復(fù)原來(lái)假設(shè)的鋼筋。其實(shí)主要是考慮到偏心受壓構(gòu)件的等效軸力N的作用點(diǎn)的問(wèn) 題，襯砌內(nèi)側(cè)受拉與外側(cè)受拉的等效軸力N的作用點(diǎn)位置分別位于襯砌軸線的內(nèi) 側(cè)和外側(cè)，因此需要作出這樣的處理。襯砌配筋程序中假設(shè)受拉鋼筋直徑為d，受壓鋼筋直徑為d，保護(hù)層厚度為 c，具體程序及其解釋詳見附錄C。設(shè)計(jì)原理為，首先讀入材料各特征系數(shù)，然后建立循環(huán)，讀入各截面的厚度、 軸力和彎矩，如果彎矩為負(fù)值，則要轉(zhuǎn)為正值，但算出受拉區(qū)和受壓區(qū)鋼筋量后， 要將它們互換，最終才得到襯砌內(nèi)側(cè)和外側(cè)的鋼筋量Ass（j）和Assl（j）。算 出各截面所需的配筋量，取襯砌內(nèi)側(cè)的鋼筋最大值作為整體襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)每截面 的配筋量即max A，取襯砌外側(cè)的鋼筋最大值作為整體襯砌結(jié)構(gòu)外側(cè)每截面的配 筋量max A，具體程序及其解釋詳見附錄E。（3）襯砌結(jié)構(gòu)配筋參數(shù)及結(jié)果1）計(jì)算參數(shù)受力鋼筋：HRB335，抗拉計(jì)算強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rg =335Mpa，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 f = 268MPa ；鋼筋直徑：襯砌受拉和受壓鋼筋均采用4 22，即d = dr =22mm=0.022m；鋼筋彈性模量：E = 210e3MPa ；C30混凝土