隧道工程课程设计说明计算书

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1、目录一基本资料1二荷载确定12.1围岩竖向均布压力12.2围岩水平均布力2三衬砌几何要素23.1衬砌几何尺寸23.2半拱轴线长度S及分段轴长△S23.3割分块接缝重心几何要素3四计算位移34.1单位位移44.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移44.3载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移84.4墙低（弹性地基上的刚性梁）位移12五解力法方程13六计算主动荷载和被动荷载（）分别产生的衬砌内力13七最大抗力值的求解15八计算衬砌总内力16九衬砌截面强度检算（检算几个控制截面）169.1拱顶（截面0）169.2截面（7）189.3墙低（截面8）偏心检查18十内力

2、图18一基本资料高速公路隧道，结构断面如图1所示，围岩级别为V级，容重，围岩的弹性抗力系数，衬砌材料C20混凝土，弹性模量，容重。图1衬砌结构断面二荷载确定2.1围岩竖向均布压力：式中：s——围岩级别，此处s=5;——围岩容重，此处=18kN/㎡；——跨度影响系数，=1+i(Bm-5)，毛洞跨度Bm=12.30m，Bm=5~15时，i=0.1，此处:=1+0.1×（12.3-5）=1.73所以，有：4考虑到初期之处承担大部分围岩压力，而二次衬砌一般作为安全储备，故对围岩压力进行折减，对于本隧道按照50%折减，即2.2围岩水平均布力：e=0.4×q=0.4×112.104=

3、44.8416kPa三衬砌几何要素3.1衬砌几何尺寸内轮廓半径r1=5.7m，r2=8.2m；内径r1、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角=90°，=101.6°；截面厚度d=0.45m。此处墙底截面为自内轮廓半径r2的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。外轮廓线半径：R1=5.7+0.45=6.15mR2=8.2+0.45=8.65m拱轴线半径：=5.7+0.5×0.45=5.925=8.2+0.5×0.45=8.425拱轴线各段圆弧中心角：=90°=11.6°3.2半拱轴线长度S及分段轴长△S分段轴线长度:半拱轴线长度为：S=S

4、1+S2=9.30696+1.70571=11.01268m将半拱轴线等分为8段，每段轴长为：43.3割分块接缝重心几何要素（1）与竖直轴夹角另一方面，角度闭合差=0。各接缝中心点坐标可由图1中直接量出。四计算位移图2衬砌结构计算图44.1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1单位位移计算如下：计算精度校核为：闭合差4.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移（1）每一楔块上的作用力竖向力：式中：bi——衬砌外缘相邻两截面之间的水平投影长度，由图2量得：4单位位移计算表表1截面Φ（°）sinΦcosΦx（m）y(m)d(m)0001000.45

5、0.00759131.68720.00000.0000131.6872113.311810.23030.97311.36680.16080.450.00759131.687221.17533.4050177.4428226.623630.44810.8942.65320.63320.450.00759131.687283.384452.7990351.2549339.935440.64190.76683.79891.38690.450.00759131.6872182.6370253.2993750.2606453.247260.80120.59844.74362.381

6、90.450.00759131.6872313.6658747.12071506.1396566.559070.91750.39785.43713.56780.450.00759131.6872469.83371676.27282747.6276679.870890.98440.17595.8294.88430.450.00759131.6872643.20003141.58184559.6690792.238280.9992-0.03915.91956.25110.450.00759131.6872823.19015145.84386923.91138101.60.97

7、96-0.20115.74867.61790.450.00759131.68721003.18027642.12689780.1745∑0.068341185.18523540.266718662.449126928.1676注：1.I—截面惯性矩，2.不考虑轴力的影响5自重力：式中：di——接缝i的衬砌截面厚度，本设计为等厚度衬砌；作用在各楔体上的力均列入表2，各集中力均通过相应的图形的行心。（2）外荷载在基本结构中产生的内力。楔体上各集中力对下一接缝的力臂由图2中量得，分别记为内力按照下式计算（见图3）。弯矩：轴力：式中：