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连载-岩土微技术-71【隧道施工检算常用方法及实

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　　迈达斯岩土产品简介

　　midas GTS NX

　　midas GTS NX（New eXperience of Geo-Technical analysis System）是一款针对岩土领域研发的通用有限元分析软件，支持静力分析、动力分析、渗流分析、应力-渗流耦合分析、固结分析、施工阶段分析、边坡稳定分析等多种分析类型，适用于地铁、隧道、边坡、基坑、桩基、水工、矿山等各种实际工程的准确建模与分析，并提供了多种专业化建模助手和数据库。

　　midas SoilWork

　　midas SoilWorks提供二维岩土工程整体解决方案，覆盖隧道、边坡、软弱地基、基础、渗流以及动力分析等各种领域，并符合实际工程习惯及满足设计验算的需求。其基于CAD的操作环境，提供的网格自动生成功能，边界条件自动赋予、模型验检、参数化分析、模型间数据联动、结合规范的设计验算、便利的结果整理和计算书的输出功能，将极大提高岩土工程师的工作效率。

　　midas XD

　　midas XD 基坑一体化设计软件是针对土木基坑领域中的一款综合性设计软件，提供建模、分析、设计、施工图、工程量统计等一体化整体解决方案。可适用于岩土、建筑、桥梁基坑的设计，能够通过便捷的前处理建模功能，自动完成分析、设计、出图、工程量统计等一系列基坑设计作业。midas XD满足国内基坑规范中要求的传统计算方法的同时，还包含了剖面连续介质平面有限元法、内支撑平面杆系有限元法等FEM计算，提供了更多、更丰富的计算解决方案。

　　隧道施工检算常用方法及实现步骤

　　1 引言

　　近年来， GTS NX在施工单位中的工程项目应用逐步增多，其应用场景也有了拓展。其中，对于公路隧道领域，最为常见的应用类型是对现场施工条件进行复核计算及突发情况进行处理和安全性评价。不同隧道工程的类别跨度大（如水工隧道、公路隧道、铁路隧道等领域均有对应的设计规范），但其核心计算原理无明显差异。例如，根据《公路隧道设计规范·第一册·土建工程》（JTG ）的相关条文规定，隧道衬砌的计算、分析主要借助于荷载结构法及地层结构法。例如：

　　9.2.1条：深埋隧道中的整体式衬砌、浅埋隧道中的整体式或复合式衬砌的二次衬砌及明洞衬砌等宜采用荷载结构法计算。深埋隧道中复合式衬砌的二次衬砌也可采用荷载结构法。

　　9.2.7条：复合式衬砌中的二次衬砌与初期支护共同承担围岩压力及其他外部荷载时，可采用地层结构法计算内力和位移。

　　2 荷载结构法计算简述

　　采用荷载结构法计算隧道结构的计算模型示意图如图1。在采用荷载结构法计算隧道衬砌的内力和位移时，应考虑弹性抗力等因素。一般情况下，隧道结构采用梁单元模拟，围岩与隧道的相互作用采用仅受压弹簧单元模拟，其弹簧刚度主要可根据弹性抗力系数（地基反力系数）进行表达。

　　图1 荷载结构法计算模型示意图

　　弹性抗力的大小及分布，对回填密实的衬砌可采用局部位移理论。当无实测数值时，弹性抗力系数的取值可根据《公路隧道设计规范·第一册·土建工程》（JTG ）附表A.0.7-1选用。

　　在施工过程中常见的几类需复核计算的工况如下：

　　（1）伸缩缝位置段底板未按设计配筋现象；

　　（2）拱顶、侧墙、仰拱等位置存在局部缺筋、无筋现象；

　　（3）喷射混凝土或二次衬砌厚度不足；

　　其计算目的为检算现场施工条件能否满足结构安全要求。

　　隧道结构进行荷载结构法检算，最主要的目的是得到对应荷载组合下的内力结果图（轴力图、剪力图及弯矩图）。如图2~图3，轴力绝对最大值在左右边墙底，由底板到拱顶轴力逐渐减小，至拱顶处到达最小值。

　　衬砌结构最大正弯矩均出现在隧道底板处，最大负弯矩出现在左、右边墙底。

　　图4 GTS UMD功能模块

　　图5 利用UMD进行配筋验算

　　图6 UMD配筋验算选项

　　而后，再使用GTS NX软件的UMD功能。可结合公路及铁路设计规范，选择对应的配筋验算选项，输出对应的规范验算结果。

文章来源：《岩土工程学报》网址: http://www.ytgcxb.cn/zonghexinwen/2021/0216/507.html