隧道结构计算及设计过程案例综述
1.1结构设计要点
根据本隧道结构设计的实际情况，对V级围岩地段复合衬砌，按照荷载-结构-弹性抗力模式进行内力分析与强度校核。
围岩压力的性质、大小和分布对隧道衬砌的结构设计影响很大，同时对施工方式的选择也很重要.按规范对浅埋、深埋隧道分别进验算。
本区地震基本烈度为6度区，根据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）对于髙速公路上的抗震重点工程可以比基本烈度提高一度采取抗震措施。其他基本可变荷载主要为隧道进出口明涧和浅埋段衬砌上方有地方路和水渠通过，设计中需考虑车辆、人群及水渠流水压力荷载。
对于V、IV级围岩地段的复合式衬砌结构设计和施工是按照新奥法原理，在设计上充分利用围岩的自身承载能力，将初期支护与围岩紧密结合在一起，最大限度地利用和发挥围岩的自身承载能力和自稳能力，把支护作为加固和稳定围岩的手段。衬砌分两次完成，利用小导管、锚杆、喷射混凝土、钢拱架、钢筋网作为初期支护手段，与围岩共同组成复合的承载结构以控制围岩的变形和松弛。在完成初期支护后，围岩的变形基本完成再浇筑二次衬砌。二次衬砌采用混凝土结构，局部地质条件较差地段釆用钢筋混凝土结构，以满足结构的使用要求和结构上的安全储备。
表1.1隧道复合式衬砌支护（Ⅴ级浅埋、地下水发育）设计参数
项目
单位
支护参数（V级加强）
超前支护
超前小导管
mm
22
环向间距
cm
50
长度
m
4.5
喷射砼
C25喷射砼
cm
25
锚杆
直径
mm
22
长度
cm
350
锚杆布置
cm
85×50
钢筋网
直径
mm
6
钢筋网格
cm
15×15
钢架
截面尺寸
mm
18工字钢
间距
cm
50
二次衬砌
拱墙
cm
50
仰拱
cm
50
表1.2隧道复合式衬砌（Ⅳ级浅埋偏压）支护设计参数
项目
单位
支护参数（IV级加强）
超前支护
超前小导管
mm
22
环向间距
cm
50
长度
m
4.5
喷射混凝土
C25喷射砼
cm
23
锚杆
直径
mm
22
长度
cm
300
锚杆布置
cm
120×100
钢筋网
直径
mm
6
钢筋网格
cm
20×20
钢架
截面尺寸
mm
16工字钢
间距
cm
100
二次衬砌
拱墙
cm
45
仰拱
cm
45
表1.3隧道复合式衬砌（Ⅲ级）支护设计参数
项目
单位
支护参数（III级加强）
喷射混凝土
C25喷射砼
cm
15
锚杆
直径
mm
22
长度
cm
300
锚杆布置
cm
120×120
钢筋网
直径
mm
6
钢筋网格
cm
25×25
二次衬砌
拱墙
cm
40
1.2衬砌结构计算
本隧道采用理正软件进行结构计算，虽然计算结果偏保守，但具有成熟的图形建模平台，计算成果图直观明了。该隧区的IV级围岩，岩性好，选取两洞间距较远的断面，可以忽略两洞之间产生的影响，按单洞荷载理论计算也具有一定参考性。以下计算以IV级围岩为主，按单洞计算，计算结果如下。
[计算简图]
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[计算条件]
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[基本参数]
规范标准： 砼规范GB50010-2010
结构重要性系数γ0： 1.00
衬砌断面类型： 马蹄形
每段计算的分段数： 10
计算迭代次数： 10
抗力验证要求： 高
[衬砌参数]
底拱半径： 11.320(m)
底拱半中心角： 19.500(度)
底拱厚度： 0.600(m)
侧拱半径： 8.250(m)
侧拱角度： 22.650(度)
侧拱厚度： 0.600(m)
顶拱半中心角： 89.900(度)
顶拱拱顶厚度： 0.600(m)
底拱围岩弹抗系数： 500.000(MN/m3)
侧拱围岩弹抗系数： 200.000(MN/m3)
顶拱围岩弹抗系数：