1.设计荷载计算1.1 结构尺寸及地层示意图35062005500138350B1138DB273L1K73L288500q=20kN/m21280灰色淤泥质粘土γ=17.1kN/m c=12.kPa ϕ=7.229253褐黄色粘土γ=19.1kN/m 10003500灰色淤泥质粉质粘土γ=18kN/m c=12.2kPa ϕ=8.916453灰色砂质粉土γ=18.7kN/m 33人工填土γ=18kN/m 150035255图1-1 结构尺寸及地层示意图如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：h 1355+13030 5255mm =⨯=灰。
按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。
1.2 隧道外围荷载标准值计算 （1） 自重2250.358.75/h g k N mγδ==⨯= （2）竖向土压h=1.5+1.0+3.5+5.255=11.255m>D=6.2m ，属深埋隧道。
由于范围内图层抗剪强度较差，因此不用太沙基公式计算。
211q 180.58 1.09.1 1.08.7 3.5 5.255898.59k /ni i i h N m γ===⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑地面超载：2220/q kN m = 近似均布拱背土压力：22230.430.43 3.17.61 5.07/222 3.1iR rb G q kN m R R ⨯⨯⨯====⨯2q=20+5.07+98.59=123.66kN/m （3） 拱背土压5.5+6.21==2.92522H R m ⨯，3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ 22G 2(1)2(1) 2.9257.627.908/44H R kN mππγ=-⋅=⨯-⨯⨯=227.908' 4.771/22 2.925G q kN m R ===⨯ （4） 侧向主动土压)245tan(2)245(tan )(q 0021ϕϕγ-⋅--⋅+=c h p e e38 1.6457.1 4.2057.353/5.85kN m γ⨯+⨯==8.9 1.6457.2 4.2057.5665.85φ⨯+⨯==12.2 1.64512.1 4.20512.1285.85c kPa ⨯+⨯==则：2217.5667.566123.66tan (45)212.128tan(45)73.453k /22p N m =⨯--⨯⨯-=22227.5992tan 45-2 2.9257.353tan 45-=32.967k /22H p R N mϕγ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（5） 水压力按静水压考虑： a 竖向水压：2w1w w1=H =1010.755=107.55/p kN m γ⨯b 侧向水压：2w1w w1q =H =1010.755=107.55/kN m γ⨯ 2w2w w2q =H =10(10.755 5.5)=162.55/kN m γ⨯+（6） 侧向土壤抗力衬砌圆环侧向地层（弹性）压缩量：4124(2)24(0.0454)H H q p p g R y EJ kR πη--+=+其中：衬砌圆环抗弯刚度取3721.00.35EJ 3.4510123265.612KN m ⨯=⨯⨯=⋅ 衬砌圆环抗弯刚度折减系数取7.0=η； 则：4432123.66-45.292-32.967+8.75 2.925y=24(0.7123265.60.045420000 2.925)14387.464 3.924103666008.57m π-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯==⨯（）-32k =k y=20000 3.9241078.484/p kN m ⋅⨯⨯=32max P =k y(1-2cos )=20000 3.92410(120)78.484k /K N m α-⋅⨯⨯-⨯=（7） 拱底反力R c c w πP =+πg+0.2146R - R 2q γγ 其中：2123.66/q kN m = 2/75.8m kN g =31.6458.0 1.287.17.606/1.645 1.28KN m γ⨯+⨯==+，与拱背土压对应则：2R πP =123.66+π8.75+0.2146 2.9557.606- 2.955 10109.485/2kN m ⨯⨯⨯⨯⨯=。
（8）荷载示意图图1-2 圆环外围荷载示意图2.内力计算2.1 用荷载-结构法按均质圆环计算衬砌内力取一米长度圆环进行计算，其中荷载采用设计值，即考虑荷载组合系数。
计算结果如下表（已考虑荷载组合系数）：2/5.1075.82.1m kN g =⨯=21231.2 1.4 1.2 1.298.59 1.420 1.2 5.07152.392k /q q q q N m =++=⨯+⨯+⨯=2w q 1.21012/kN m =⨯=21p 1.273.45388.236/kN m =⨯=22p 1.232.96739.56k /N m =⨯=2p 1.2109.485131.382k /R N m =⨯=2p 1.278.48494.181k /k N m =⨯=隧道圆环内力计算结果截面（°）弧度荷 重 自重 均布竖向地层荷载 水压均布荷载 底部反力 △侧压 Pk 引起的圆环内力每米内力 g(kN /㎡) RH(m) q(kN/㎡)P1(k N/㎡) PR(k N/㎡) P2(k N/㎡) Pk(kN/㎡)10.5 2.925 152.392 88.236 131.382 39.56 94.181弯矩M （kN*m ）0.00 044.917 389.839 -75.076 -188.729 -55.079 -35.538 -95.888 -15.553 8.00 0.14 43.610 375.881 -54.084 -181.425 -53.920 -34.505 -93.1172.44030.00 0.523 27.433 208.515 -7.081 -94.451 -39.131 -21.388 -57.753 16.144 55.00 0.959 -6.526 -106.176 20.813 64.376 -4.318 7.505 25.4971.17173.00 1.273 -32.705 -303.816 21.150 156.327 29.162 29.503 92.106 -8.274 90.00 1.570 -51.241 -400.159 6.066 188.728 63.976 42.291 121.914 -28.425 115.002.006-54.634 -336.953 -40.217 121.606 109.428 34.146 64.167 -102.457138.00 2.407 -21.725 -72.654 -101.251 -19.269 91.328 0.018 -22.711 -146.264 160.00 2.791 45.930 326.075 -167.046 -144.230 -66.363 -35.580 -76.270 -117.484 180.00 3.140 134.302 763.259 -224.978 -188.728 -377.018 -49.076 -91.053 -33.292 N （kN ）0.00 0-15.356 -47.249 566.367 258.090 40.735 36.218 97.410 936.214 8.00 0.140 -14.611 -38.165 559.190 253.096 40.339 35.863 96.463 932.176 30.00 0.523 -5.268 70.409 543.121 193.627 35.283 30.922 84.372 952.465 55.00 0.959 15.316 271.777 533.584 85.027 23.381 17.775 55.911 1002.770 73.00 1.273 32.895 393.639 533.469 22.155 11.935 6.375 28.540 1029.008 90.00 1.570 48.206 445.709 538.626 0.000 0.032 0.006 0.078 1032.657 115.00 2.006 62.342 386.405 554.449 45.896 -17.178 9.384 -41.077 1000.221 138.00 2.407 60.939 235.192 575.315 142.221 -30.239 38.304 -72.310 949.422 160.00 2.791 43.855 96.926 597.810 227.664 -38.259 68.156 -91.488 904.664 180.00 3.140 15.51047.250 617.615 258.090 -40.735 79.495-97.409879.8153.标准管片(B)配筋计算 3.1 截面及内力确定由上述内力计算，取M 146.264k N m =⋅，1032.65N kN =进行内力计算，衬砌管片同时受到较大的正弯矩与负弯矩，采用对称配筋。
简化模型为b=1000mm ，h=350mm ，保护层厚度取50mm 。
由上述内力计算，取80截面处内力进行内力计算。
根据修正惯用法中的η-ξ法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取圆环整体刚度为：3721.00.35EI 0.7 3.451086285.92k 12N m η⨯=⨯⨯⨯=⋅而管片的内力：M (1)(10.3)146.264190.143k s M N m ξ=+=+⨯=⋅ N 1032.65s N kN==3.2 环向钢筋计算假设为大偏心构件。
0190.143e 184.1311032.65s s M mm N ===取：1.1=k mma a 50/==0 1.1184.131********.5442he ke a mm=+-=⨯+-=采用对称配筋：WbxR N =)()2(/0//0a h R A x h bxR Ne g g W -+-=其中：1000mm =b2W 23.1N/mm=R钢筋选用HRB335钢，则2/g 300N/mm=R 由此：31032.6510100023.1x ⨯=⨯⨯3/1032.6510327.544100023.1(300)300(30050)2g x x A ⨯⨯=⨯⨯⨯-+⨯⨯-得：/0(2100)>(44.703),(44.703)(0.55165)a mm x mm x mm h mm ===<=取=100x mm，则此构建为大偏心。