隧道工程课程设计

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1、隧道工程课程设计说明书ThestructuraldesignoftheTunnel作者姓名：专业、班级：道桥班学号：指导教师：设计时间：目录一．课程设计题目1二．隧道的建筑限界1三．隧道的衬砌断面1四．荷载确定24.1围岩压力计算24.2围岩水平压力34.3深埋隧道荷载计算3五．结构设计计算45.1计算基本假定45.2内力计算结果55.3V级围岩配筋计算65.4偏心受压对称配筋75.5受弯构件配筋85.6箍筋配筋计算85.7强度验算85.8最小配筋率验算：10六．辅助施工措施设计106.1双侧壁导坑施工方法106.2开挖方法1

2、06.3施工工序11隧道工程课程设计一．课程设计题目某高速铁路隧道V级围岩段衬砌结构设计(设计时速350Km/h,隧道埋深127m，单洞双线)二．隧道的建筑限界2.1隧道的建筑限界根据《铁路隧道设计规范》TB10003-2005有关条文规定，隧道的建筑限界高度H取6.55m，行车道宽度取4.25m，如图所示13三．隧道的衬砌断面拟定隧道的衬砌，衬砌材料为C25混凝土，弹性模量Ec=2.95×107kPa，重度γh=23kN/m3，衬砌厚度取50cm，如图所示。四．荷载确定4.1围岩压力计算计算围岩竖向均布压力：式中：s——围岩

3、类别，此处s=5；——围岩容重，此处=22KN/m3；——跨度影响系数毛洞跨度=8.5m13，此处所以有：因是松软围岩，故所以此隧道为深埋隧道。围岩竖向均布压力=0.45××22×1.35=213.84KN4.2围岩水平压力围岩水平均布压力：取其平均值4.3深埋隧道荷载计算(1)作用在支护结构上的垂直压力由于，为便于计算，假定岩土体中形成的破裂面是一条与水平成角的斜直线，如图所示。EFGH岩土体下沉，带动两侧三棱体（图中FDB和ECA）下沉，整个岩土体ABDC下沉时，又要受到未扰动岩土体的阻力；斜直线AC或BD是假定的破裂面，

4、分析时考虑内聚力c，并采用了计算摩擦角；另一滑面FH或EG则并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力。该滑面的摩擦系数为36.5度。查询铁路隧道设计相关规范，取计算摩擦角。深埋隧道荷载计算简图如上图所示，隧道上覆岩体EFGH的重力为，两侧三棱岩体FDB或ECA的重力为，未扰动岩体整个滑动土体的阻力为F，当EFHG下沉，两侧受到阻力或，作用于HG面上的垂直压力总值为：(2-4)其中，三棱体自重为：13(2-5)式中：为坑道底部到地面的距离(m)；为破裂面与水平的交角(°)。由图据正弦定理可得(2-6)由于GC、HD与EG、E

5、F相比往往较小，而且衬砌与岩土体之间的摩擦角也不同，当中间土块下滑时，由FH及EG面传递，考虑压力稍大些对设计的结构也偏于安全，因此，摩阻力不计隧道部分而只计洞顶部分，在计算中用H代替h，有：(2-7)(2-8)(2-9)埋深为127m时，土压力值为1384.3KN/m2。式中：——侧压力系数；——坑道宽度（m）；——围岩的计算摩擦角（°）；——作用在支护结构上的均布荷载（kN/m2）。(2)作用在支护结构两侧的水平侧压力Ⅴ级围岩荷载分布如下图所示。作用在支护结构上的均布荷载13五．结构设计计算5.1计算基本假定因隧道是一个狭

6、长的建筑物，纵向很长，横向相对尺寸较小。隧道计算取每延米作为计算模型，此类问题可以看作平面应变问题来近似处理。考虑围岩与结构的共同作用，采用荷载结构模型。隧道计算采用荷载结构模式按有限杆单元，采用MIDAS/GTS进行计算分析。基本假定：假定所有衬砌均为小变形弹性梁，把衬砌为离散足够多个等厚度梁单元。用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与初期支护、衬砌的相互约束；假定弹簧不承受拉力，即不计围岩与衬砌间的粘结力；弹簧受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗力。假定初期支护与主体结构之间只传递径向压力。考虑到在非均匀分布的径向荷载作用下

7、，衬砌结构一部分将发生向着围岩方向的变形，而地层具有一定的刚度，会对衬砌结构产生被动的弹性抗力，设计计算时采用弹性地基梁单元模拟。5.2内力计算结果计算荷载基本组合：结构自重＋围岩压力，为了计算保证计算的可靠性，采用MIDAS/GTS进行计算。Midas/GTS计算结果如下：MIDAS/GTS计算弯矩图13MIDAS/GTS计算轴力图13MIDAS计算内力表5.1名称轴力（KN）剪力(KN)弯矩(KN*m)1-2340.1624.68351.9812-2340.263-2.77951.9813-1624.809-186.971

8、-34.4124-1580.398-185.86133.3395-1437.516-10.739293.8436-1434.12999.214293.8437-2331.265-23.05067.7318-2337.0568.64461.4779-2339.0569.4605