中南大学隧道工程课件2(隧道结构构造及设计).ppt

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1、隧道工程中南大学第2章隧道结构构造及设计第1节隧道净空与限界本节主要内容：隧道净空与限界的概念隧道建筑限界的确定曲线隧道净空加宽第1节隧道净空与限界1.1隧道净空与限界的基本概念隧道净空：隧道衬砌内轮廓线所包围的空间，根据“隧道建筑限界”确定的。隧道建筑限界：为了保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间范围。第1节隧道净空与限界1.2铁路隧道建筑限界机车车辆或超限货物车辆的接近限界铁路建筑接近限界隧道建筑限界隧道净空第1节隧道净空与限界第1节隧道净空

2、与限界第1节隧道净空与限界1.3公路隧道建筑限界建筑限界组成部分：行车道宽度(W)路缘带(S)侧向宽度(L)人行道(R)或检修道(J)当设置人行道时，含余宽(C)车道数第1节隧道净空与限界第1节隧道净空与限界注：汽车专用公路隧道只在左侧设检修道；山岭重丘区的四级公路，只有当路基宽度为4.5m时，行车道宽度可采用4.5m；四级公路一般可不设人行道。第1节隧道净空与限界1.4曲线隧道净空加宽1.4.1铁路隧道加宽原因第1节隧道净空与限界1.4.2单线铁路隧道加宽计算1.4.2.1车辆中间部分向曲线内

3、侧的偏移第1节隧道净空与限界1.4.2.2外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移第1节隧道净空与限界1.4.2.3车辆两端向曲线外侧的偏移第1节隧道净空与限界1.4.3单线隧道(结构)中线与线路中线偏移距离第1节隧道净空与限界1.4.4双线铁路隧道加宽计算第1节隧道净空与限界1.4.5双线隧道中线偏移第1节隧道净空与限界1.4.6曲线铁路隧道加宽平面设计第1节隧道净空与限界1.4.7公路隧道平曲线加宽取值注：四级公路和山岭重丘的三级公路采用第1类加宽值；其余各级公路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱

4、运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。第1节隧道净空与限界小结思考题：1、确定隧道建筑限界需要考虑哪些因素？2、比较铁路隧道与公路隧道在建筑限界与曲线加宽等方面的异同？第2节隧道衬砌断面设计本节主要内容：隧道衬砌断面设计的主要内容和步骤铁路隧道衬砌断面设计公路隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计2.1隧道衬砌横断面设计2.1.1设计基本内容★内轮廓线★轴线★厚度2.1.2设计步骤★确定隧道类型相应建筑限界★根据围岩初步拟定截面厚度★断面优化、强度检算并评价内轮廓线第2节隧道衬砌断面设计2.1.

5、3设计注意事项★隧道内轮廓必须符合隧道建筑净空限界。★内轮廓线应尽量减小洞室的体积。★结构轴线应尽可能地符合压力线。★采用的施工方法能确保断面形状及尺寸有利于隧道的稳定。2.1.4设计目的★满足限界要求★满足受力要求★圬工最省第2节隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计2.2铁路隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计衬砌断面几何关系有：上式含b、f、φ1、a、r1、r2、φ2共7个参数先给定b、f、φ1及a值后，再解出r1、r2及φ2。曲线地段需要加宽时，保持r2及φ2不变，φ1仍取45º，b值

6、根据加宽要求也是已知，故未知参数f、a、r1仍可求解。第2节隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计总结及思考：(1）衬砌内轮廓线(标准化)（2）衬砌外轮廓线(可变化)（3）衬砌截面厚度(可变化)讨论：这三者之间的关系？结论（1）内轮廓线与厚度影响结构轴线；（2）外轮廓线决定是否变截面衬砌，亦影响结构轴线。第2节隧道衬砌断面设计2.3公路隧道衬砌断面设计目前公路隧道以单心圆、坦三心圆两种断面应用最为普遍。公路隧道与铁路隧道的主要区别：①铁路隧道建筑限界是固定统一的，而公路隧道的建筑限界则不定。②公

7、路隧道的附属设施比铁路隧道多且要求高，且每一座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。第2节隧道衬砌断面设计单心圆衬砌内轮廓线第2节隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计2.3.2坦三心圆断面设计坦三心圆内轮廓线第2节隧道衬砌断面设计第2节隧道衬砌断面设计与铁路隧道的异同点：内轮廓非标准化通风、照明等附属设施多设计特点：断面设计优化的必要性规范推荐断面形式(有标准化的趋势)第2节隧道衬砌断面设计2.4衬砌截面厚度单线铁路隧道拱顶厚度一般为30～60㎝双线铁路隧道衬砌拱顶厚度

8、为40～80㎝。仰拱厚度一般稍小于拱顶的厚度。衬砌可以等厚，也可将拱脚和边墙较拱顶加厚20%～50%。第2节隧道衬砌断面设计小结：思考题：1、比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面，思考有哪些因素会影响到断面形状？2、运用数学优化知识谈谈如何使断面满足各方面要求？第3节隧道洞身支护结构本节主要内容：洞身支护结构的主要类型不同类型洞身支护结构的特点及其适用条件整体式混凝土衬砌的结构特点第3节隧道洞身支护结构3.1支护结构类型3.1.1外部支护◆整体式混凝土衬砌◆砌石衬砌◆拼装式衬砌◆喷射混凝土支护3.1.