公路隧道结构设计与计算

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1、《地下建筑风水电工程》本科课程设计题目：公路隧道结构设计与计算8目录第一章课程设计任务书--------------------------------------------------1第二章拟定隧道的断面尺寸--------------------------------------------3第一节隧道的建筑限界-----------------------------------------------3第二节隧道的衬砌断面-----------------------------------------------4第三章隧道的

2、衬砌结构计算--------------------------------------------5第一节基本资料--------------------------------------------------------5第二节荷载确定--------------------------------------------------------5第三节衬砌几何要素--------------------------------------------------5第四节计算衬砌总内力-------------------------

3、---------------------6第四章衬砌截面强度验算-------------------------------------------7第一章课程设计任务书8一、目的和要求课程设计是《地下建筑风水电工程》课程教学的重要实践性环节，是使学生熟练掌握隧道设计计算原理和计算方法的重要内容，为进一步的毕业论文和以后的工作打下坚实的基础。要求每个学生高度重视，必须认真按时完成。二、课程设计题目及资料1、课程设计题目：公路隧道结构设计与计算某隧道通过Ⅳ级围岩，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=25KN/m3，计算摩擦角ф=50,采用钻

4、爆法施工。要求按高速公路设计速度60km/h或80km/h或100km/h考虑公路隧道建筑限界的横断面：1)按公路隧道要求对隧道衬砌进行结构设计（拟定结构尺寸）；2)按规范确定该隧道的竖向均布压力和侧向分布压力；3)计算衬砌结构的内力（画出弯矩图和轴力图）；4)对衬砌结构进行配筋验算。2、参考资料：（1）中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTGD70-2004,人民交通出版社，2004年9月；（2）中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004,人民交通出版社，2004年；（3）夏永旭编著《隧

5、道结构力学计算》，人民交通出版社，2004年；（4）本课程教材《地下建筑风水电工程》，人民交通出版社；（5）有关隧道设计图纸；三、课程设计做法指导1、根据题目要求，按照隧道设计章节的做法拟定隧道结构的截面尺寸，包括轮廓线半径和厚度等；2、按照比例（例如1：100）绘制横断面图；3、按照04年发布的《公路隧道设计规范》JTGD70-2004确定隧道围岩竖向压力和水平压力；4、隧道结构内力计算（可按参考资料（3）中的计算步骤进行），要求写出计算过程，并画出弯矩图和轴力图；85、每位学生提交的课程设计成果（计算书）：（1）按比例绘制的隧道结构设计图

6、纸一张；（2）按上述要求进行的计算过程和计算结果。附：计算表。第二章拟定隧道的断面尺寸第一节隧道的建筑限界以80km/h考虑公路隧道建筑限界的横断面。根据《公路隧道设计规范》(JTGD-2004)有关条文规定，隧道的建筑限界高度H取5m，行车道宽度取3.75*2m，左侧向宽度LL取0.5m，右侧向宽度LR取0.75m，检修道宽度J取0.75m，检修道高度d取0.5m，建筑限界顶角宽度EL取0.5m，ER取0.75m,如图1所示。8第二节隧道的衬砌断面根据《公路隧道设计规范》(JTGD-2004)有关条文规定，拟定隧道的衬砌，衬砌材料为C20混

7、凝土，弹性模量Eh=2.8*107kPa，重度γh=23kN/m3，衬砌厚度取60cm，如图所示。8图2-2隧道衬砌断面第三章隧道衬砌结构计算第一节基本资料某一级公路隧道，结构断面如图2-1所示。围岩级别为Ⅳ级，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=25kN/m3，计算摩擦角φ=500，衬砌材料为C20混凝土，弹性模量Eh=2.8*107kPa，重度γh=23kN/m3。第二节荷载确定1·围岩竖向均布压力hq=q/γ=0.45×2s-1ω式中：s—围岩级别，此处s=4；γ—围岩重度，此处γ=25kN/m3ω—跨度影响系数，ω=1+i（B-5），

8、标准断面B=12.22m所以有hq=q/γ=0.45×24-1×1.722=6.199m8故该隧道属于深埋隧道，围岩竖向均布压力此处超挖回填层重度忽略不计。2·围岩