隧道工程 教学课件 作者 戴俊 第3章　隧道横断面与隧道洞门设计.ppt

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1、第3章　隧道横断面与隧道洞门设计3.1　隧道净空与限界3.2　铁路隧道曲线段加宽3.3　隧道横断面设计3.4　横洞设计与避车洞设计3.5　隧道洞门形式与结构选择3.1　隧道净空与限界3.1.1　隧道净空与限界的基本概念3.1.2　铁路和公路隧道建筑限界3.1.1　隧道净空与限界的基本概念图3-1　公路隧道横断面3.1.2　铁路和公路隧道建筑限界1.铁路隧道建筑限界2.公路隧道建筑限界1.铁路隧道建筑限界图3-2　铁路隧道建筑限界示意图1.铁路隧道建筑限界图3-3　蒸汽及内燃牵引的单线、双线铁路隧道限界图1.铁路隧道建筑限界图3-?4　电力牵引的单

2、线、双线铁路隧道限界图1.铁路隧道建筑限界图3-5　时速200km/h新建铁路隧道建筑限界图(单位：cm)a)单线隧道建筑限界　b)双线隧道建筑限界1.铁路隧道建筑限界图3-?6　武广客运专线设计时速350km/h双线铁路隧道建筑限界图(单位：cm)2.公路隧道建筑限界2.连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道，但应设50cm(120km/h与100km/h时)或25cm(80km/h与60km/h时)的余宽。3.设计速度120km/h时，两侧检修道宽度均不宜小于1.00m；设计速度100km/h时，右侧检修道宽度不宜小于1.00m。2.公路隧道建筑

3、限界图3-7　公路隧道建筑限界图(单位：cm)H—建筑限界高度　W—行车道宽度—左侧向宽度　—右侧向宽度C—余宽　J—检修道宽度　R—人行道宽度h—检修道或人行道的高度　—建筑限界左顶角宽度—建筑限界右顶角宽度，当≤1m时，=，当＞1m时，=1m3.2　铁路隧道曲线段加宽1.加宽原因2.加宽值计算3.曲线隧道中线与线路中线偏移距离4.曲线隧道加宽的平面设计5.时速200km/h以上曲线隧道净空加宽1.加宽原因1)车辆通过曲线时，转向架中心点沿线路运行，而车体是刚性的，其矩形形状不会改变，这就使得车厢两端产生向曲线外侧的偏移d外，

4、车厢中间部分则向曲线内侧偏移1，如图3-?8所示。2)由于曲线上存在外轨超高，导致车辆向曲线内侧倾斜，使车辆限界的各个控制点在水平方向上向内移动了一个距离2，如图3-9所示。图3-?8　曲线隧道净空加宽平面示意图1.加宽原因2.加宽值计算(1)单线曲线隧道加宽值的计算(2)双线曲线隧道加宽值的计算　双线曲线隧道的内侧加宽值W1及外侧加宽值W2与单线隧道加宽值的计算相同。图3-10　单线曲线隧道加宽示意图2.加宽值计算4.曲线隧道加宽的平面设计图3-12　曲线隧道和直线隧道衔接平面设计3.3　隧道横断面设计3.3.1　基本设计内容与方法3.3.2　

5、铁路隧道衬砌断面设计3.3.3　公路隧道衬砌断面设计3.3.4　隧道衬砌截面厚度3.3.5　高速铁路隧道横断面设计3.3.1　基本设计内容与方法1.横断面设计基本内容2.横断面设计方法1.横断面设计基本内容隧道的净空限界确定以后，就可以据此进行隧道衬砌断面的初步拟定。由于隧道衬砌是一个超静定结构，不能直接用力学方法计算出的截面尺寸，而是先拟定一种截面尺寸，按照这个截面尺寸来验算在荷载作用下的内力。2.横断面设计方法1)确定隧道类型，选定相应建筑限界。2)根据围岩类别初步拟定截面厚度。3)编制计算机程序，对拟定的各种衬砌断面方案进行计算比较和优化，

6、得出最优的断面几何参数。4)应用结构分析程序，对得出的衬砌结构断面最优解进行力学验算，并对有关结果作出评价。3.3.2　铁路隧道衬砌断面设计1.内轮廓线2.衬砌外轮廓线和轴线1.内轮廓线图3-13　隧道横断面图(单位：cm)1.内轮廓线图3-14　隧道横断面局部放大图3.3.3　公路隧道衬砌断面设计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随公路等级、地形、车道数等条件不同而变。2)公路隧道的附属设施如通风、照明、消防、报警等也均比铁路隧道多且要求高，每座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同。3.3.4　隧道衬砌截面厚度衬砌各截面的

7、厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容，要求设计的截面厚度具有足够的强度。关于衬砌结构的设计计算方法在后面章节中将予以详述。3.3.5　高速铁路隧道横断面设计高速铁路隧道的设计特点主要体现在隧道横断面的设计上。其横断面面积除了通常要考虑的隧道建筑限界和列车运营要求外，还必须考虑满足列车—隧道空气动力学的要求。3.4　横洞设计与避车洞设计3.4.1　横洞设计3.4.2　避车洞设计3.4.1　横洞设计横洞是将行车方向分离的双洞公路隧道横向连接的通道，横洞应设置在地质条件良好的地段内。《公路隧道设计规范》规定，行车方向分离的双洞公路隧道，当长度超过400

8、m时宜设置行人横洞，长度超过800m时宜设置行车横洞。3.4.2　避车洞设计1.避车洞的布置2.避车洞的底部标高3.避车洞的净空尺寸及衬