一、 计算原则和依据。
1、采用ansys有限元通用程序（注：该程序是目前唯一通过iso9001国际认证的有限元计算分析程序）对竹篱晒网隧道进行结构受力及变形分析。
2、采用地层-结构模型对暗挖隧道的受力和变形进行分析。
3、分析对象为纵向宽1m的隧道结构和地层。
4、依据《竹篱晒网隧道施工图设计文件》、《公路路隧道设计规范》等建立计算模型。
二、 计算内容。
对竹篱晒网隧道的计算，分别取洞口段、洞身段中v、iv、iii级围岩进行计算，取断面计算如下：
1、出洞段ky2+760（v级围岩，采用双侧壁法施工）；
2、洞身段ky2+480（iv级围岩，采用环形台阶法施工）；
3、洞身段ky2+500（iii级围岩，采用台阶法施工）。
三、 结构计算模型、荷载。
1、计算模型。
采用隧道与地层共同作用的地层-结构模式，模拟分析施工过程地层和结构的受力及变形特点。计算模型所取范围是：水平方向取隧道两侧3倍洞跨，而竖直方向，仰拱以下地层，以洞跨的3倍为限，即从仰拱至地层下3倍洞跨深度范围，隧道拱顶以上地层：
v级围岩取至地面，iv、iii级围岩根据计算高度取值。计算中地层及初期支护（初衬喷砼及钢架除外）采用了dp材料的弹塑性实体单元模拟，而初衬（钢架喷砼）、二次衬砌采用弹性梁模拟，为使点和点之间位移协调，初衬和地层之间用约束方程联系、初衬和二衬之间用只传递轴向压力的链杆连接。
ansys程序中，采用单元的“生”（kill）、“死”（alive）来模拟衬砌和临时支撑的施作和拆除过程，当单元“死”时，受力体系不受其影响，“死”单元的应力、应变不计（即内力为0），而后被激“活”的单元不计以前自身应变，也就是说，“活”的单元只对以后应力发生变化时产生作用。
2、计算荷载。
模拟开挖过程中，先计算初始应力，每开挖一步形成“毛洞”时，释放一部分初始应力，施作支护时释放余下的初始应力。
有限元计算中，采用莫尔—库仑屈服准则对结构的开挖过程进行弹塑性分析。也即采用 drucker-prager（dp）模型计算结构非线形的变形特性。其等效应力为：
式中 ； —材料的内聚力，mpa；—材料的内摩擦角。
屈服准则为：
计算时将地层以岩性和地质特点划分为几个不同的类别，各层计算时围岩的物理力学指标依据施工图中《地质详勘报告》加以选取。具体如表1所示。
有限元计算围岩物理力学参数。
表1五、内力计算及分析。
采用ansys有限元通用程序对竹篱晒网隧道结构的计算分析，取得有代表性的结果如下：
1、出洞段ky2+760（v级围岩，采用双侧壁法施工）
1）施工开挖过程中，隧道初衬的最大弯矩为对应轴力650 kn，初支满足承载要求。
2）施工开挖过程和终态中，隧道二衬的最大弯矩、轴力如下表2：
隧道内力(标准值)及配筋表表2
经检算，二衬满足承载要求，设计图中二衬配筋满足强度和裂缝要求(本结构不受裂缝控制)。
3)施工开挖过程拱顶的最大沉降为31mm, 对应地面沉降为27mm 。从沉降图中可以看出，地表的最大沉降为拆除其余临时支撑、施做二衬时，比拆除支撑前变化较大，因此， 拆除支撑为控制地表沉降的关键，经初步检算，纵向间距8m拆除一道临时支撑时，满足沉降要求。
4）从沉降图中看出，由于两隧道相距较近（最小有15米），地层较差，两隧道施工时产生一定的相互影响，故在v级围岩中，两侧隧道施工时应该错开一定距离，同时应该加强监测，及时调整施工工序。
4)施工开挖过程中最大应力为887kpa,洞周最大应力为211kpa,满足地层承载要求。
2、洞身段ky2+480（iv级围岩，采用环形台阶法施工）
1）施工开挖过程中，隧道初衬的最大弯矩为对应轴力445 kn，初支满足承载要求。
2）施工开挖过程和终态中，隧道二衬的最大弯矩、轴力如下表2：
隧道内力(标准值)及配筋表表2
经检算，二衬满足承载要求，设计图中二衬配筋满足强度和裂缝要求(本结构不受裂缝控制，仰拱跨中不配筋)。
3)施工开挖过程中拱顶的最大沉降为10mm, 对应地面沉降为9mm ,满足沉降要求。同时从沉降图中看出，两隧道施工相互影响很小，可不考虑。
4)施工开挖过程中洞周最大应力为221kpa,满足地层承载要求。
3、洞身段ky2+500（iii级围岩，采用台阶法施工）。
1）施工开挖过程和终态中，隧道二衬的最大弯矩为对应轴力215 kn,二衬可不需要配筋。
2)施工开挖过程中地面的最大沉降很小（在图中不显示），沉降满足规范要求。同时两隧道施工的相互影响很小。
六、计算结果附图（施工开挖详见相关图纸）
1、出洞段ky1+100（v级围岩，采用双侧壁法施工）
模型图。开挖步骤及结构模型图。
开挖第一步时地面沉降图（m）
开挖第二步时地面沉降图（m）
开挖第三步时地面沉降图（m）
开挖第四步时地面沉降图（m）
开挖第五步时地面沉降图（m）
施作左侧隧道二衬，隧道变形。
开挖第六步时地面沉降图（m）
开挖第六步时初支弯矩图（
拆除左洞临时支撑，施做二衬时地面沉降图（m）
开挖第七步时地面沉降图（m）
开挖第八步时地面沉降图（m）
开挖第九步时地面沉降图（m）
开挖第十步时地面沉降图（m）
开挖第十一步时地面沉降图（m）
开挖第十二步时地面沉降图（m）
开挖第十二步时初支弯矩图（
拆除右洞临时支撑，施做二衬时地面沉降图（m）
拆除右洞临时支撑，施做二衬时初支弯矩图（
拆除右洞临时支撑，施做二衬时初支轴力图（kn/m）
拆除右洞临时支撑，施做二衬时二衬弯矩图（
拆除右洞临时支撑，施做二衬时二衬轴力图（kn/m）
拆除右洞临时支撑，施做二衬时二衬剪力图（kn/m）
应力图（kpa）
2、洞身段ky2+480（iv级围岩，采用环形台阶法施工）；
模型图。开挖步骤及结构模型图。
地面沉降图（m）
二衬弯矩图（
二衬轴力图（kn/m）
应力图（kpa）
3、洞身段ky1+500（iii级围岩，采用台阶法施工）；
模型图。开挖步骤及结构模型图。
二衬弯矩图（
二衬轴力图（kn/m）
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