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1、地鐵區(qū)間隧道結構設計一、設計任務對某區(qū)間隧道進行結構檢算，求出力，并進行配筋計算。具體設計基本資料如下：1.1工程地質條件線路垂直于永定河沖、洪積扇的軸部，第四紀地層沉積韻律明顯，地層由上到下依次為：雜填土、粉土、細砂、圓礫土、粉質粘土、卵石土。其主要物理力學指標如表1，本地區(qū)地震烈度為7度。表1各層土的物理力學指標土的類型厚度（m）重度γ（kN/m3）彈性抗力系數(Mpa/m）變形模量E（GPa）泊松比μ摩擦角ф（o）粘聚力C(Mpa)雜填土5.916500.80.4200.005粉土3.218900.90.35210.01細砂4.9191001.20.32220.01圓
2、礫土9.819.51201.50.32250.01粉質粘土5.220.01501.80.32230.02卵石土6.720.02002.00.30270.03基巖223002.50.35350.041.2其他條件地下水位在地面以下4.2處；隧道頂板埋深10.7m；采用暗挖法施工，隧道斷面型式為5心圓馬蹄形結構。二、設計過程2.1根據給定的隧道或車站埋深判斷結構深、淺埋；可以采用《鐵路隧道設計規(guī)》推薦的方法，即有上式中s為圍巖的級別；B為洞室的跨度；i為B每增加1m時的圍巖壓力增減率。由于隧道拱頂埋深10.7m，位于粉土層、細砂層和圓礫土中，根據《地鐵設計規(guī)》10.1.2可知“
3、暗挖結構的圍巖分級按現行《鐵路隧道設計規(guī)》確定”。圍巖為Ⅵ級圍巖。則有因為埋深，可知該隧道為極淺埋。2.2計算作用在結構上的荷載；1永久荷載A頂板上永久荷載a.頂板自重（可只考慮二襯）b.地層豎向土壓力由于拱頂埋深10.7m，則頂上土層有雜填土、粉土、細砂，且地下水埋深4.2m，應考慮土層壓力和地下水壓力的影響。c.地層豎向水壓力B底板上永久荷載a.底板自重b.水壓力（向上）：C側墻上永久荷載地層側向壓力按主動土壓力的方法計算，由于埋深在地下水位以下，需考慮地下水的影響。(為簡化計算，按水土分算)a.側墻自重b.對于隧道側墻上部土壓力：用朗肯主動土壓力方法計算c.對于隧道側
4、墻圖層分界處土壓力=d.對于隧道圓心高度土壓力=e.對于隧道側墻底部土壓力f.對于隧道側墻水壓力2可變荷載A頂板上可變荷載按《地鐵設計規(guī)》10.2.1中第三條規(guī)定：在道路下面的潛埋暗挖隧道，地面的車輛荷載按10KPa的均布荷載取值，并不計動力作用影響。人行荷載可以不用考慮。B底板上可變荷載主要為列車車輛運行的可變荷載，一般取為C側墻上可變荷載由于到隧道上部地面車輛的運行，會導致側向壓力的增大：3偶然荷載在本設計中，僅考慮比較簡單的情況，偶然荷載可以不用計算。2.3進行荷載組合1、承載能力極限狀態(tài)荷載組合采用1.2恒載+1.4活載根據以上各種計算，作用在隧道上的設計荷載有：拱
5、頂：設計恒載：-290.3設計活載：-14底板：設計恒載：148.6設計活載：-7側墻（頂部）：設計恒載：170.5（x方向；-150（y方向）設計活載：5.81（x方向）；-175（y方向）（底部）：設計恒載：292.6（x方向）；-150（y方向）設計活載：3.262（x方向）；-175（y方向）2、正常使用極限狀態(tài)荷載組合采用恒載+活載根據以上各種計算，作用在隧道上的設計荷載有：拱頂：設計恒載：-241.9設計活載：-10底板：設計恒載：123.8設計活載：-5側墻（頂部）：設計恒載：142.1（x方向；-125（y方向）設計活載：4.15（x方向）；-125（y方向
6、）（底部）：設計恒載：243.8（x方向）；-125（y方向）設計活載：2（x方向）；-125（y方向）2.4繪出結構受力圖根據荷載組合值，可以分別計算出拱頂、底板、側墻和中墻的設計荷載值，如下圖：2.5利用midas程序計算結構力首先應進行單元劃分，然后定義荷載和截面，加入邊界條件。在midas程序中施加各類荷載，然后運行后就可得到單元力，彎矩圖和軸力圖（如下）。（1）承載能力極限狀態(tài)隧道斷面的彎矩圖隧道斷面的軸力圖（1）正常使用極限狀態(tài)2.6結構配筋計算和截面配筋圖繪制（隧道結構取最不利截面配筋）1.配筋計算經過計算，可知中墻頂部為最不利位置，沿隧道縱向取1m的計算單元
7、，彎矩最大為204.05kN.m，軸力為383.55kN，以此截面為控制截面進行配筋，為簡便計算，可以對稱配筋。由于截面長度b=1.0m，高度h=0.4m，計算長度L=0.5m，由于鋼筋采用二級HRB335，混凝土C30，保護層厚度為50mm，相對界限受壓區(qū)高度。偏心距受壓區(qū)高度可以采用，，滿足間距要求（如右圖）。對于中墻，承受壓力較大，為883kN,而且彎矩非常小，可看作軸心受壓構件。2.裂縫驗算裂縫驗算公式：由于是偏心受壓構件：，其中，則有此時裂縫不滿足要求，可以增加鋼筋截面面積，經重新設計驗算，取則有由于在裂
