為3.8m,側(cè)墻為直墻，頂拱是以斷面對(duì)稱線上距底面1.0m處半徑為2.8m的圓的鋼筋混凝土，底板的二襯厚度為450mm;二襯的頂板和側(cè)墻的配筋方案和電力艙的相同，受拉區(qū)縱向鋼筋為蟲22@100+蟲22@150,受拉區(qū)配筋面積A,=6462mm2,受壓區(qū)配筋方案為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A,=3436mm2;底板的配筋方案為受拉區(qū)蟲28@100+蟲28@150,受拉區(qū)配筋面積A,=9237mm2,受壓區(qū)配筋方案為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A=3436mm2,計(jì)算簡(jiǎn)圖參考“圖1.1.1構(gòu)件尺寸與參數(shù)由于水信艙的頂板并不是一個(gè)規(guī)則的半圓，為了計(jì)算方便，也將其劃分為5個(gè)構(gòu)件的高度都是400mm。將側(cè)墻和頂板一分為二，每個(gè)側(cè)墻構(gòu)件的長(zhǎng)度為1350mm,高度為350mm,底板構(gòu)件長(zhǎng)度為1950mm,高度為450mm。截面面積(m2)慣性矩(m?)彈性模量(Mpa)工21.1.2單元?jiǎng)澐诌\(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)中的矩陣位移法將計(jì)算模型分為以多個(gè)構(gòu)件單元，如圖5.4.2-1。節(jié)點(diǎn)6φφφ單元1Q單元79單元9節(jié)點(diǎn)91.1.3地層壓力計(jì)算根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003-2016)附錄E可知：應(yīng)按上覆土柱的全部重量來(lái)計(jì)算淺埋情況下的豎向壓力。根據(jù)場(chǎng)地施工條件來(lái)判斷，地層土壓力取靜止土壓力來(lái)計(jì)算，除此之外還要考慮地面荷載、施工人員和機(jī)械等引起的附加水平壓力。地面超載為20kPa,側(cè)壓力系數(shù)統(tǒng)一取0.45,地面超載的水平分量為9.0kN,3鉆孔土層物理力學(xué)參數(shù)建議值”,綜合管廊結(jié)構(gòu)所受的豎向壓力及靜止土壓力的σ?=∑γ;z;=2.8×19+1.3×19+1.1×18.3+3×19+1驗(yàn)公式確定K?,即對(duì)黏性土，有細(xì)砂③3層：K?=0.95-sinφ'=0.95-sin粉土④3層：K?=0.95-sinφ=0.95-sin節(jié)點(diǎn)2靜止土壓力計(jì)算：σ?=235.21+2.5×20.1+1.3×20.1+0.2×20.2σx=K?σ?=0.45×315.42節(jié)點(diǎn)3靜止土壓力計(jì)算：4σ?=235.21+2.5×20.1+0.15×20.1=σx=K?σ?=0.45×288.48節(jié)點(diǎn)4靜止土壓力計(jì)算：σ?=235.21+1.3×20.1=σx=K?σ?=0.45×261.34節(jié)點(diǎn)5靜止土壓力計(jì)算：σ?=235.21+0.75×20.1=σx=K?σ?=0.45×250.29節(jié)點(diǎn)6靜止土壓力計(jì)算：σ?=235.21+0.2×20.1=σx=K?σ?=0.45×239.23壓力見表5.4.3-1。豎向土壓力(KPa)靜止土壓力(KPa)12345678951.1.4內(nèi)力計(jì)算由于單元2的彈性模量和長(zhǎng)度和單元3相等，所以單元2、單元3、單元9和單元10的單元?jiǎng)偠染仃囅嗤?。同理可得單?、單元5、單元7和單元8的單元?jiǎng)偠染仃囅嗤?，單?的6每個(gè)構(gòu)件單元的長(zhǎng)度1=1950mm=1.95m,根據(jù)k計(jì)算得：?jiǎn)卧?和單元11的單元?jiǎng)偠染仃囅嗤?。每個(gè)構(gòu)件單元與整體坐標(biāo)系的夾角見表5.4.4-1。單元碼桿端1節(jié)點(diǎn)碼桿端2節(jié)點(diǎn)碼234567089各鏈桿單元的夾角見表5.4.4-2。71230456789通過(guò)SMsolver計(jì)算出來(lái)的等效節(jié)點(diǎn)荷載見表5.4.4-3。節(jié)點(diǎn)112223334445556667運(yùn)用Matlab計(jì)算出來(lái)的節(jié)點(diǎn)位移值見表5.4.4-4。8各襯砌單元的節(jié)點(diǎn)內(nèi)力見表5.4.4-5。節(jié)點(diǎn)編號(hào)12345678991.1.5截面驗(yàn)算當(dāng)不滿足式5.4.5-4時(shí)，還可用下式來(lái)驗(yàn)算受彎承載力：本工程的配筋方案中只給結(jié)構(gòu)配有普通鋼筋，因此在正截面受彎承載力驗(yàn)算時(shí)需要用到以下簡(jiǎn)化后的公式：下面進(jìn)行結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的驗(yàn)算。1)頂板構(gòu)件正截面受彎承載力驗(yàn)算根據(jù)水信艙內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，頂板結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算截面選取彎矩值最大的截面，也就是頂板和左側(cè)墻交點(diǎn)處的截面。頂板結(jié)構(gòu)所配置的受拉區(qū)縱向鋼筋為蟲22@100+蟲22@150,受拉區(qū)配筋面積A?=6462mm2,受壓區(qū)配筋方案為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A=3436mm2?；炷羏。=16.7N/mm2;鋼筋f,=f,=360N/mm2;二襯的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35<C50,因此α?=1.0;混凝土保護(hù)層厚度外側(cè)為45mm,內(nèi)側(cè)為35mm?；炷潦軌簠^(qū)高度：正截面受彎承載力：蟲28@100+蟲28@150,受拉區(qū)配筋面積A,=9237mm2,受壓區(qū)配筋方案為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A,=3436mm2驗(yàn)算原理同上。(2)正截面受壓承載力驗(yàn)算由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到的是偏心壓力，所以要將構(gòu)件看作偏心受壓構(gòu)件?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)第6.2.17條規(guī)定，正截面受壓承載力滿足下列1一截面重心軸前面已經(jīng)提到，結(jié)構(gòu)只配置了普通鋼筋，故上述所用到的計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化為以下形式：1)側(cè)墻正截面受壓承載力驗(yàn)算驗(yàn)算截面取左側(cè)墻與底板交點(diǎn)處的截面，根據(jù)規(guī)范第6.2.3條規(guī)定，考慮截面對(duì)稱偏心受壓構(gòu)件，桿端彎矩比為：軸壓比為：N/(fbh)=566810/(16.7×1000×400)=0.085<0.9構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比為：滿足規(guī)范第6.2.3條規(guī)定，可忽略附加彎矩影響。按大偏壓計(jì)算：取σ?=fy;側(cè)墻受拉區(qū)縱向鋼筋配置為蟲22@100+蟲22@150,受拉區(qū)配筋面積A,=6462mm2,受壓區(qū)鋼筋配置為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A,=3436mm2。受壓區(qū)高度為：相對(duì)界限受壓區(qū)高度：混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35<C50,β?取0.8;混凝土極限壓應(yīng)變8cu:相對(duì)受壓區(qū)高度：ξ=x/h?=99.17/(400-45)=根據(jù)規(guī)范第6.2.17條規(guī)定可知，ξ不大于ζ,構(gòu)件滿足大偏心受壓條件。400/30=13.33mm<20mm,滿足根據(jù)規(guī)范第6.2.5條規(guī)定，取ea=20mm。驗(yàn)算過(guò)程如下：a?fbx+f,A,-o?A,=1.0×16.7×1000×183.89+360×3=1244.95kN·m>Ne=566.81×1.505=853經(jīng)驗(yàn)算，側(cè)墻構(gòu)件正截面受壓承載力滿足要求。2)頂板正截面受壓承載力驗(yàn)算頂板的驗(yàn)算截面選取的是單元6與單元7交點(diǎn)處的截面，驗(yàn)算構(gòu)件為單元6,根據(jù)規(guī)范第6.2.3條規(guī)定，考慮截面對(duì)稱偏心受壓構(gòu)件，桿端彎矩比為：軸壓比為：N/(fbh)=747870/(16.7×1000×400)=0.112<0.9構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比為：l./i=1.747/0.12=14.56<34-12(M?/M?)=34-1滿足規(guī)范第6.2.3條規(guī)定，忽略附加彎矩影響。取σ?=fy;頂板受拉區(qū)縱向鋼筋配置為蟲22@100+業(yè)22@150,受拉區(qū)配筋面積A?=6462mm2,受壓區(qū)鋼筋配置為蟲25@150,受壓區(qū)配筋面積A,=3436mm2。混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35<C50,β?取0.8;cu=0.033-(feuk-50)×10?=0.0033-(23.4-50)×10?=0400/30=13.33mm<20mm,滿足規(guī)范第6.2.5條規(guī)定，取ea=20mm。x=ζbh?=0.518×355=18a?fbx+f,A,-σ,A,=1.0×16.7×1000×183.89+360×3=1244.95kN·m>Ne=747.87×0.525=39底板的驗(yàn)算截面選取的是底板與右側(cè)墻交點(diǎn)處截面，驗(yàn)算構(gòu)件為單元2,根N(fbh)=371.33/(16.7×1000×450)=0.049<0.9取σ,=fy;側(cè)墻受拉區(qū)縱向鋼筋配置為受拉區(qū)蟲28@100+蟲28@150,受拉區(qū)配筋面積A?=9237mm2,受壓區(qū)配筋方案為25@150,受壓區(qū)配筋面積A,=3436mm2?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C35<C50,β?取0.8;cu=0.033-(fck-50)×10??=0.0033-(23.4-50)×10??=0ξ=x/h=147.29/(450-45)x=ζh?=0.518×405=209.79mma?f.bx+f,A,-σA,=1.0×16.7×1000×209.79+360×=1573.46kN·m>Ne=371.33×2.02=75當(dāng)h/b≤4時(shí)當(dāng)h/b≥6時(shí)結(jié)構(gòu)側(cè)墻與底板交界處截面，箍筋的配置方案為，4中14@150,其余截面的0.25β.fbh=0.25×1.0×16.7×1000×355=1482.12經(jīng)驗(yàn)算，滿足