地鐵區(qū)間隧道設(shè)計算例.doc

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1、地下工程課程設(shè)計《地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書》班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：2013年6月24日目錄一、設(shè)計任務(wù)21、1工程地質(zhì)條件21、2其他條件2二、設(shè)計過程22.1根據(jù)給定的隧道或車站埋深判斷結(jié)構(gòu)深、淺埋；22.2計算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載；22.3進行荷載組合22.4繪出結(jié)構(gòu)受力圖22.5利用midasgts程序計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力2附錄：2地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書一、設(shè)計任務(wù)對某區(qū)間隧道進行結(jié)構(gòu)檢算，求出荷載大小及分布，畫出荷載分布圖，同時利用軟內(nèi)力。具體設(shè)計基本資料如下：1、1工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件線路垂直于永定

2、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(zhì)粘土、卵石土。其主要物理力學(xué)指標如表1。表1各層土的物理力學(xué)指標土的類型厚度（m）天然重度γ（kN/m3）飽和重度γsat（kN/m3）彈性抗力系數(shù)(MPa/m）變形模量E（GPa）泊松比μ內(nèi)摩擦角ф（o）粘聚力C(MPa)雜填土2.01624500.80.4200.005粉土6.01826900.90.35210.01細砂4.019271001.20.32220.01圓礫土7.519.527.51201.50.3225

3、0.01粉質(zhì)粘土6.020.0281501.80.32230.02卵石土12.020.028.52002.00.30270.03基巖22293002.50.35350.041、2其他條件其他條件地下水位在地面以下5m處；隧道頂部埋深6m；采用暗挖法施工。隧道段面為圓形盾構(gòu)斷面。斷面圖如下：二、設(shè)計過程2.1根據(jù)給定的隧道或車站埋深判斷結(jié)構(gòu)深、淺埋；可以采用《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》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6m，位于雜填土、粉土層、細砂層中，

4、根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》10.1.2可知“暗挖結(jié)構(gòu)的圍巖分級按現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》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(jié)構(gòu)上的荷載；1永久荷載A頂板上永久荷載a.頂板（盾構(gòu)上部管片）自重b.地層豎向土壓力由于拱頂埋深6m，則頂上土層有雜填土、粉土，且地下水埋深5m，應(yīng)考慮土層壓力和地下水壓力的影響。（粉土使用水土合算）B底板上永久荷載a.底板自重b.水壓力（向上）：C側(cè)墻上永久荷載地層側(cè)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。(分圖層水土合算，

5、砂土層按水土分算)a.側(cè)墻自重b.對于隧道側(cè)墻上部土壓力：用朗肯主動土壓力方法計算c.對于隧道側(cè)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(cè)墻底部水土總壓力f.對于隧道側(cè)墻水壓力2可變荷載A頂板上可變荷載按《地鐵設(shè)計規(guī)范》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=1.145C側(cè)墻上可變荷載由于到隧道上部地面車輛的運行，會導(dǎo)致側(cè)向壓力的增大：3偶然荷載

6、在本設(shè)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1.35×永久荷載＋1.3×可變荷載根據(jù)以上各種計算，作用在隧道上的設(shè)計荷載有：拱頂：設(shè)計恒載：-161.33設(shè)計活載：-13底板：設(shè)計恒載：84.37設(shè)計活載：-6.63側(cè)墻（頂部）：設(shè)計恒載：設(shè)計活載：5.92（底部）：設(shè)計恒載：196.51設(shè)計活載：5.922、正常使用極限狀態(tài)荷載組合采用恒載+活載根據(jù)以上各種計算，作用在隧道上的設(shè)計荷載有：拱頂：設(shè)計恒載：-119.5設(shè)計活載：-10底板：設(shè)計恒載：62

7、.5設(shè)計活載：-5.1側(cè)墻（頂部）：設(shè)計恒載：52.86設(shè)計活載：4.55（底部）：設(shè)計恒載：設(shè)計活載：4.552.4繪出結(jié)構(gòu)受力圖根據(jù)荷載組合值，可以分別計算出拱頂、底板、側(cè)墻和中墻的設(shè)計荷載值，如下圖：2.5利用midasgts程序計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力首先應(yīng)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注：管片采用C50混凝土，無配筋。軸力圖剪力圖彎矩圖由于隧道斷面為圓形，實際情況上部圖壓力與下部水浮力隨寬度變化并不為均值，大致變化為下圖，在運用MIDASGTS運

8、算時采用下圖荷載圖式MIDASGTS運算圖示如下軸力圖剪力圖彎矩圖由圖可知第二種情況結(jié)構(gòu)所受內(nèi)力較大，當(dāng)圓形隧道斷面很大時，考慮實際情況，改變荷載圖示是有必要的。附錄：《地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》任務(wù)書——地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計本次地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計是進行城市地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計，涉及“地下工程”這門課的主要理論，通過設(shè)計，使學(xué)生更深入地掌握所學(xué)理論。一、基本要求1、