衬砌计算书 算例演示

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1、课程设计计算书课程名称：隧道工程题目：隧道选线及结构计算学院：土木工程学院系：土木工程系课题组：岩土与地下工程专业：土木工程专业岩土与地下工程方向班级：土木工程十一班组员学号：09301126组员姓名：陈祥起讫日期：2013.1.7—2013.1.18指导教师：岳峰目录第一部分设计任务1一、设计依据1二、设计资料11.设计等级12.设计车速13.围岩级别14.折减系数15.使用功能16.隧道平纵曲线半径和纵坡17.隧道结构设计标准18.1:10000地形图.1第二部分隧道方案比选说明2一、平面位置的确定2二、纵断面设计4三、横断面设计4第三

2、部分二次衬砌结构计算5一、基本参数5二、荷载确定6三、计算衬砌几何要素7四、位移计算71.单位位移92.载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移93.载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移124.墙底（弹性地基梁上的刚性梁）位移14五、解力法方程17六、计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力18七、最大抗力值的求解19八、计算衬砌总内力20九、衬砌截面强度检算23十、内力图24第一部分设计任务一、设计依据本设计根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）,《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）进行设计和计算。二、设计资料

3、1.设计等级：高速公路；2.设计车速：80km/h；3.围岩级别：V级4.折减系数：50%5.使用功能：道路双向四车道，隧道左、右线单向各两车道；6.隧道平纵曲线半径和纵坡平纵曲线设计满足规范要求，洞口内外各有不小于3s行车速度行程长度范围内的平纵线形保持一致。7.隧道结构设计标准(1).设计使用期：100年；(2).设计安全等级：一级；(3).结构防水等级：二级；8.1:10000地形图见《隧道平面设计图》（图S1-1）.第二部分隧道方案比选说明一、平面位置的确定任务所给定的地形图为甘肃省礼县永坪镇的地图，该地区24素有“三沟四梁”之称，

4、属梁峁沟壑区，沟随梁自西北向东南渐次倾斜，平均海拔1800米左右，最高海拔2122米。山大沟深，交通不便。隧道平纵设计既要服从路线的总体走向，又要综合考虑隧道位置的地形、地质、地物、水文、气象、地震情况和施工条件等因素，尽可能使隧址位于地质条件良好、不良地质影响最小的地层中，隧道平面线形以直线为主，有利于通风和施工，采用不设超高的平曲线。隧道纵坡设置要充分考虑通风、排水、施工方案和两端接线的要求。根据老师画出的起终点，选择两条线路进行方案比选，并确定推荐线路。做出两个线路方案的平面图，见《隧道平面设计图》所示。24二、纵断面设计做出推荐线路

5、的纵断面图，见《隧道线路的纵断面图》（图S1-2）所示。读取隧道的地面高程点时，每20m读一次，而后用平滑曲线连接。三、横断面设计隧道内轮廓以建筑限界为基础，充分考虑衬砌结构受力特性、工程造价、装饰厚度及富裕空间、运营设施的安装及空间等因素。洞身结构根据隧道所处的工程地质条件，按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌，其支护衬砌按工程类比，结合隧道结构力学原理计算确定。1.根据任务要求，做出隧道建筑限界及内轮廓设计图见图S1-3、图S1-5所示。2.做出围岩衬砌结构图见图S1-4、图S1-6所示。三部分二次衬砌结构计算选取三级围岩复合式衬砌的二

6、次衬砌作为典型衬砌，做结构计算。一、基本参数围岩级别：Ⅴ级围岩容重：；围岩弹性抗力系数：；衬砌材料为C20混凝土，弹性模量，容重。二、荷载确定1.深埋围岩垂直均布压力,B=11.4按矿山法施工的隧道围岩荷载为：24式中：s—围岩类别，此处取围岩级别为Ⅴ级;γ—围岩容重，此处γ=18.5kN/m3;ω—跨度影响系数，ω=1+i(B-5),隧道跨度B=11.4m,B=5~15m时，i取0.1。浅埋围岩垂直均布压力2.考虑到初期支护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，本隧道按50%折减，取为110。围岩水平均布压

7、力e=0.4q=0.4×110=44kN/m2。3.隧道深浅埋得确定(1)m式中：q—围岩垂直均布压力：γ—围岩容重，此处;（2）.深、浅埋隧道分界深度可用下述经验公式计算：式中：—深、浅埋隧道分界线（m）;—荷载等效高度（m）；24在矿山法施工条件下，IV—VI级围岩取2.5，I—III级围岩取2。则：<30m三、计算衬砌几何要素1.几何尺寸：内轮廓半径r=5.05m,拱截面厚度d=0.45m，则外轮廓半径R=r+d=5.05+0.45=5.5m,拱轴线半径r'=r+0.5×d=5.05+0.5×0.45=5.27m,拱轴线圆弧中心角θ=

8、°(1).半拱轴线长度S及分段轴长ΔS：(2).将半拱轴平均分为8段，每段轴长为：2.各分块接缝（截面）中心几何要素：（1）与竖直轴夹角αi24另外，角度闭合差Δ=0。（2）.接