曲墙式衬砌计算 - 副本

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1、附件1：学号：课程设计题目学院专业班级姓名指导教师年月日《隧道工程》课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:某公路隧道隧道结构设计与计算初始条件：某高速公路隧道通过II类围岩(即V级围岩)，埋深H=50m，隧道围岩天然容重γ=20KN/m3，计算摩擦角ф=25o,变形模量E=1.5GPa，采用矿山法施工。隧道洞身设计资料：衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重，变形模量要求完成的主要任务:计算书部分：1.确定公路建筑界限；2.根据公路等级及围岩类别用工程类比法确定支护方法及衬砌材

2、料；2.拟定隧道结构的界面尺寸（包括轮廓线半径及厚度）；4.隧道围岩压力计算（包括竖向力及水平力）；5.隧道结构内力计算、并画出弯矩图和轴力图。图纸部分：1.插图：隧道内轮廓限界图；结构抗力图；内利图（弯矩图和轴力图）。2.图纸（A3图纸）：衬砌结构图（比例1：100）；隧道开挖方案（比例1：100）时间安排：隧道行车界限、结构界面尺寸拟定1天隧道围岩压力计算（竖向压力、水平压力）0.5天隧道结构力学计算（弯矩图和轴力图）2.5天施工方案设计1天指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日1

3、设计目的通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算方法，熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法。2设计计算书隧道洞身设计隧道建筑界限及内轮廓图的确定行车道7.5m路缘带宽度0.5m（每侧）采用新奥法施工，衬砌厚度为0·5m余宽0.5m(每侧）检修道宽度0.75m内轮廓半径为内径和所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角为外轮廓线半径为采用等截面拱圈衬砌。设计行车速度100KM/h3拱形曲墙式衬砌结构计算基本资料：公路等级山岭重丘高速公路围岩级别Ⅴ级围岩容重γS=20KN/

4、m3弹性抗力系数K=0.18×106KN/m变形模量E=1.5GPa衬砌材料C25喷射混凝土材料容重γh=22KN/m3变形模量Eh=25GPa二衬厚度d=0.50m衬砌结构端断面图（单位：mm）荷载确定：围岩竖向压力根据《公路隧道设计规范》的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式q=0.45×2S-1×γ×ω其中：S——围岩的级别，取S=5；γ——围岩容重，取γ=20KN/m3；ω——宽度影响系数，由式ω=1+i(B-5)计算，其中，B为隧道宽度，B=12.50+2×0.5+2×0.10=13.7

5、0m，式中0.10为一侧平均超挖量;B>5时，取i=0.1，ω=1+0.1*(13.70-5)=1.870所以围岩竖向荷载（考虑一衬后围岩释放变形取折减系数0.4）q=0.45×16×20×1.870*0.4＝107.71计算衬砌自重g=1/2×(d0+dn)×γh=1/2×(0.5+0.5)×22=11根据我国复合式衬砌围岩压力现场量测数据和模型实验，并参考国内外有关资料，建议Ⅴ级围岩衬砌承受80%-60%的围岩压力，为安全储备这里取：72.70全部垂直荷载q=72.70+11=83.70围岩水平

6、均布压力e=0.4×83.70=33.48衬砌几何要素衬砌几何尺寸内轮廓线半径：r1=7.0m,r2=5.5m内径r1，r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角：α1=81.40°，α2=112.45°拱顶截面厚度d0=0.5m,拱底截面厚度dn=0.5m。半拱轴线长度S及分段轴长△SS=12.07m将半拱轴长度等分为8段，则△S=S/8=12.07/8=1.51m△S/Eh=1.51/0.25×108=6.03×10-8m各分块截面中心几何要素各分块截面与竖直轴的夹角及截面中心点的坐标可以由图3直接

7、量得，具体数值见表2-1。计算位移单位位移：用辛普生法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算见表。单位位移计算表截面αsinαcosαxyd1/Iy/Iy2/I(1+y)2/I积分系数1/300.0000.0001.0000.0000.0000.50096.0000.0000.00096.1001115.0400.2600.9661.5000.2000.50096.00019.3003.840138.2414230.0870.5010.8652.8800.7700.50096.00073.9305

8、6.918300.7572345.1320.7100.7054.0701.6900.50096.000162.240274.186694.6664460.1760.8680.4984.9902.8900.50096.000277.441801.8021451.6832575.2000.9670.25555704.2800.50096.000410.8801758.5662676.3264689.1371.0000.0155.7505.3200.50096.000510