區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計

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1、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(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算，求出內(nèi)力，并進(jìn)行配筋計算。具體設(shè)計基本資料如下：1.1工程地質(zhì)條件線路垂直于永定河沖、洪積扇的軸部，第四紀(jì)地層沉積韻律明顯，地層由上到下依次為：雜填土、粉土、細(xì)砂、圓礫土、粉質(zhì)粘土、卵石土。其主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1，本地區(qū)地震烈度為7度。表1各層土的物理力學(xué)指標(biāo)土的類型厚度（m）重度γ（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5.916500.80.4200.005粉土3.218900.90.35210.01細(xì)砂4.9191001.20.32220

2、.01圓礫土9.819.51201.50.32250.01粉質(zhì)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(jié)構(gòu)。2121二、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10.7m，位于粉土層、細(xì)砂層和圓礫土中，根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》

3、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(xì)砂，且地下水埋深4.2m，應(yīng)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）：21C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。(為簡化計算，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

4、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)墻底部土壓力21f.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(yùn)行的可變荷載，一般取為C側(cè)墻上可變荷載由于到隧道上部地面車輛的運(yùn)行，會導(dǎo)致側(cè)向壓力的增大：3偶然荷載在本設(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(jìn)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(jù)以上各種計算，作

5、用在隧道上的設(shè)計荷載有：拱頂：設(shè)計恒載：-290.3設(shè)計活載：-14底板：設(shè)計恒載：148.621設(shè)計活載：-7側(cè)墻（頂部）：設(shè)計恒載：170.5（x方向；-150（y方向）設(shè)計活載：5.81（x方向）；-175（y方向）（底部）：設(shè)計恒載：292.6（x方向）；-150（y方向）設(shè)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(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：-241.9設(shè)計活載：-10底板：設(shè)計恒載：123.8設(shè)計活載：-5側(cè)墻（頂部）：設(shè)計恒載：142.1（x方向；-125（y方向）設(shè)計活載：4.15

6、（x方向）；-125（y方向）（底部）：設(shè)計恒載：243.8（x方向）；-125（y方向）設(shè)計活載：2（x方向）；-125（y方向）2.4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：212.5利用midas程序計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力首先應(yīng)進(jìn)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(yùn)行后就可得到單元內(nèi)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21隧道斷面的軸力圖（1）正常使用極限狀態(tài)212.6結(jié)構(gòu)配筋計算和截面配筋圖繪制（隧道結(jié)構(gòu)取最不利截面配筋）1.配筋計算經(jīng)過計算，可知中墻頂

7、部為最不利位置，沿隧道縱向取1m的計算單元，彎矩最大為204.05kN.m，軸力為383.55kN，以此截面為控制截面進(jìn)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(hù)層厚度為50mm，相對界限受壓區(qū)高度。偏心距受壓區(qū)高度21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(gòu)件。2.裂縫驗算裂縫驗算公式：由于是偏心受壓構(gòu)件：，其中，則有21此時裂縫不