1.一种隧道钢架的复合锁脚构件的受力分析方法,其特征在于:所述复合锁脚构件由H型钢(1)外套热轧无缝钢管(2)组成;
所述复合锁脚构件的安装过程为:在隧道上台阶开挖并架设钢架后,复合锁脚构件穿过钢架拱脚上方焊接的固定钢板(4),实现钢架的锁脚;所述固定钢板(4)在与钢架焊接之前已按复合锁脚构件中钢管的外径大小和钻孔位置打设预留口,焊接位置位于拱脚上方30
50cm处,其加工制作均在洞外完成;
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受力分析方法的方法步骤为:
步骤1):建立复合锁脚构件的力学分析模型;
步骤2):确定复合锁脚构件端部与钢架连接处的作用荷载;
步骤3):根据步骤1)建立的力学分析模型和步骤2)确定的复合锁脚构件端部与钢架连接处的作用荷载,求得复合锁脚构件各截面的挠度、弯矩、剪力以及下伏地基反力的分布情况;
步骤4):根据步骤3)得到的复合锁脚构件各截面的挠度、弯矩、剪力以及下伏地基反力,进一步得到拱脚的沉降量、复合锁脚构件的最大弯矩和剪力以及下伏地基的受力;
步骤5):根据步骤4)得到的拱脚沉降量、复合锁脚构件的最大弯矩和剪力以及下伏地基的受力,对拱脚沉降量、复合锁脚构件的强度以及下伏地基的承载力进行验算,若不满足验算要求,须调整复合锁脚构件的设计参数,重新验算直至满足验算要求,最终完成复合锁脚构件的设计。
2.根据权利要求1所述的一种隧道钢架的复合锁脚构件的受力分析方法,其特征在于:所述步骤1)建立的复合锁脚构件的力学分析模型满足以下条件:A:复合锁脚构件主要依靠自身横向承载力以抑制钢架的下沉,视为弹性地基上的直梁进行分析,复合锁脚构件所受地基反力服从温克尔假定,地基反力系数沿深度方向不变;
B:取复合锁脚构件的最不利工况进行分析设计,即不考虑拱脚下部开挖前拱脚地基对钢架的竖向支承作用,由复合锁脚构件支承钢架拱脚传递的全部作用荷载。
3.根据权利要求2所述的一种隧道钢架的复合锁脚构件的受力分析方法,其特征在于:所述步骤2)中所述复合锁脚构件端部与钢架连接处的荷载,主要为钢架拱脚处传递并作用于复合锁脚构件端部的竖向荷载。
4.根据权利要求3所述的一种隧道钢架的复合锁脚构件的受力分析方法,其特征在于:所述步骤5)中所述验算要求为:
A、钢架拱脚沉降量应小于允许值;
B、复合锁脚构件下伏地基的受力未超过地基的允许荷载或应力;
C、复合锁脚构件的应力应小于构件材料的屈服强度。