僅供個(gè)人參考僅供個(gè)人參考不得用于商業(yè)用途不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考不得用于商業(yè)用途地下工程課程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算書書之隧道設(shè)設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)概況地鐵是地下鐵道道道的簡稱稱。它它是一種種獨(dú)立立的軌道交通系統(tǒng)統(tǒng)，不不受地面面道路路情況的的影響響，能夠夠按照照設(shè)計(jì)的的能力力正常運(yùn)運(yùn)行，從從而快速速、安安全、舒舒適地地運(yùn)送乘乘客。地地鐵效率率高，無無污染，能能夠夠?qū)崿F(xiàn)大大運(yùn)量量的要求求，具具有良好好的社社會(huì)效益益。而而地鐵車車站是是地下鐵鐵道的的重要組組成部部分，它它要解解決客流流的集集散、換換乘，同同時(shí)也要要解決決整條線線路行行駛中的的就技技術(shù)設(shè)備備、信信息控制制、運(yùn)運(yùn)行管理，以保證交交通的的順暢、快快快捷、準(zhǔn)準(zhǔn)時(shí)、安安全。車車站設(shè)設(shè)計(jì)本著“以人為本”的觀念，堅(jiān)堅(jiān)堅(jiān)持適用用性、安安全性、識(shí)識(shí)別別性、舒舒適性性、經(jīng)濟(jì)濟(jì)性的的原則。本設(shè)計(jì)主要是針針針對(duì)城市市地鐵鐵區(qū)間隧隧道的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)，主要要內(nèi)容為：：對(duì)區(qū)間隧隧道進(jìn)行結(jié)結(jié)構(gòu)檢算，求求出內(nèi)力，并并進(jìn)行配筋筋計(jì)算。1.1工程地地地質(zhì)概況況Forperrrsonnallusseonllyinsttudyyaandreeseaarcch;nootfforrcoommmercciaaluusee線路垂直于永定定定河沖、洪洪積積扇的軸軸部，第第四紀(jì)地地層沉沉積韻律律明顯顯，地層層由上上到下依依次為為：雜填填土、粉粉土、細(xì)細(xì)砂、圓圓礫土、粉粉質(zhì)質(zhì)粘土、卵卵石石土。其其主要要物理力力學(xué)指指標(biāo)如表1，本地區(qū)區(qū)地地震烈度度為7度。表1各層土的的物物理力學(xué)學(xué)指標(biāo)標(biāo)Forperrrsonnallusseonllyinsttudyyaandreeseaarcch;nootfforrcoommmercciaaluusee土的類型厚度（m）重度γ（kN//m3）彈性抗力系數(shù)(((Mpa//mm）變形模量E（GGGPa）泊松比μ內(nèi)摩擦角ф（ooo）粘聚力C(Mpppa)雜填土3.516500.80.4200.005粉土3.218900.90.35210.01細(xì)砂5.2191001.20.32220.01圓礫土6.519.51201.50.32250.01粉質(zhì)粘土6.220.01501.80.32230.02卵石土8.520.02002.00.30270.03基巖223002.50.35350.041.2其他條條條件地下水位在地面面面以下11m處；隧道道頂頂板埋深5.5m。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)據(jù)據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載載載規(guī)范》（GGBJ500009-22001）《鐵路隧道設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)規(guī)范》（TTB100003-20001）《鐵路隧道噴錨錨錨構(gòu)筑法法技術(shù)術(shù)規(guī)范》（TTB101008-20002）《錨桿噴射混凝凝凝土支護(hù)護(hù)技術(shù)術(shù)規(guī)范》（GGB500086-20001）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》（GBB500010-22002）《地下工程防水水水設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》（GGB500108--20011）《建筑基坑支護(hù)護(hù)護(hù)技術(shù)規(guī)規(guī)程》（JJGJ1220-999）《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范范范》（GB5001157--20003）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1根據(jù)給定定定的隧道道埋深深判斷結(jié)結(jié)構(gòu)深深、淺埋埋可以采用鐵路隧隧隧道推薦薦的方方法，即即有上式中中中s為圍巖的的級(jí)級(jí)別；B為洞室的的跨跨度；i為B每增加1m時(shí)的圍巖巖壓壓力增減減率。由于隧隧隧道拱頂頂埋深深5.5m，位于粉粉土土層、細(xì)細(xì)砂層層和圓礫礫土層層中，根根據(jù)《地地鐵設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范》可知知，圍圍巖為Ⅴ級(jí)圍巖。所所所以，，，。則有：因?yàn)槁裆?，可知知知該隧道道為極極淺埋。2.2結(jié)構(gòu)斷斷斷面形式式采用暗暗暗挖法施施工，隧隧道斷面面型式式為5心圓馬蹄蹄形形結(jié)構(gòu)。2.3結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算2.3.1土壓壓力的的計(jì)算斷面的土層狀況況況，如下下圖所所示：5.55m雜填土：.5m粉土：3.5mm細(xì)砂：5.2mm地下水位位：11m圓礫土：6.5mm1.垂直土壓力力結(jié)構(gòu)頂板處所受受受的垂直直土壓壓力為：：結(jié)構(gòu)底板埋深處處處的垂直直土壓壓力值為為：其中，水的壓應(yīng)應(yīng)應(yīng)力有有有效壓應(yīng)應(yīng)力截面穿過土層分分分界處的的垂直直土壓力力為:2.側(cè)向土壓力力雜填土的側(cè)向土土土壓力系系數(shù)為為：粉土的側(cè)向土壓壓壓力系數(shù)數(shù)為：：細(xì)沙的側(cè)向土壓壓壓力系數(shù)數(shù)為：：因此，頂板埋深深深處的側(cè)側(cè)向土土壓力為為：底底底板埋深深處的的側(cè)向土土壓力力為：土層分界界處處的上下下面?zhèn)葌?cè)向土壓壓力分分別為:2.3.2地地面荷荷載（附附加荷載載）（1）地面車輛輛荷荷載折算等等等效均布布荷載載取：。（2）不同的土土層層引起的結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)側(cè)向向壓力力為：雜填土：粉土：細(xì)沙：2.3.3其他他荷載載（1）列車荷載載列車按六節(jié)編組組組，軸重14t，折算等等效效靜載：：；（2）結(jié)構(gòu)自重重：：在使用Middaas軟件進(jìn)行行分分析時(shí)，軟軟件件將會(huì)通通過定定義材料料的幾幾何特性性和材材料特性性自動(dòng)動(dòng)考慮結(jié)結(jié)構(gòu)自自重。2.3.4荷載載組合合按承載能力極限限限狀態(tài)和和正常常使用極極限狀狀態(tài)分別別進(jìn)行行荷載效效應(yīng)組組合,并取各自自的的最不利利組合合進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)。(1)按承載能能能力極限限狀態(tài)態(tài)組合荷荷載結(jié)構(gòu)由恒載起控控控制作用用，所所以按組組合荷荷載公式式：,,來計(jì)算荷荷載載設(shè)計(jì)值值。土土壓力為為恒載載，地面面荷載載（附加加荷載載）、列列車荷荷載為活活載。頂部豎向力設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值為：：頂部側(cè)向向力力設(shè)計(jì)值值為：：底部側(cè)向力設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值為：：土層交界處的側(cè)側(cè)側(cè)向力設(shè)設(shè)計(jì)值值：列車荷載的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值分別別為：：(2)按正常使使使用極限限狀態(tài)態(tài)進(jìn)行荷荷載組組合按組合荷載公式式式“F=恒載+活載”來計(jì)算荷荷載載設(shè)計(jì)值值頂部豎向力設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值為：：頂部側(cè)向向力力設(shè)計(jì)值值為：：底部側(cè)向力設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值為：土層交界處的側(cè)側(cè)側(cè)向力設(shè)設(shè)計(jì)值值：列車荷載的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)值分別別為：：結(jié)構(gòu)受力圖如下下下：2.2.5用用用midaas軟件建立立計(jì)計(jì)算模型型地下結(jié)構(gòu)是建筑筑筑在底層層中的的封閉式式結(jié)構(gòu)構(gòu)，就其其結(jié)構(gòu)構(gòu)本身是是超靜靜定問題題，考考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)與圍圍巖的相相互作作用，由由結(jié)構(gòu)構(gòu)的變位位才能能確定被被動(dòng)荷荷載的范范圍和和大小。而而結(jié)結(jié)構(gòu)的變變位又又在主動(dòng)動(dòng)荷載載和被動(dòng)動(dòng)荷載載的共同同作用用下發(fā)生生的，所所以求解解過程程式是一一個(gè)非非線性的的問題題。首先先建立立結(jié)構(gòu)有有限元元的模型型如下下圖所示示：通道斷面結(jié)構(gòu)模模模型圖（注：彈簧支撐撐撐均作用用于節(jié)節(jié)點(diǎn)上，未未全全部標(biāo)出出）本設(shè)計(jì)采用荷載載載結(jié)構(gòu)模模型，將將應(yīng)用有有限元元方法的的基本本思想和和彈性性地基梁梁的理理論結(jié)構(gòu)midaas程序的特特點(diǎn)點(diǎn)，完成成此次次設(shè)計(jì)。輸輸入入邊界條條件、單單元集合合特性性、材料料特性性，然后后利用用有限元元計(jì)算算軟件（midaas）進(jìn)行結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的計(jì)算算。在midas處處處理后可以以得得到結(jié)構(gòu)構(gòu)承載載能力極極限狀狀態(tài)下和和正常常使用極極限狀狀態(tài)下的的彎矩矩圖和軸軸力圖圖。（2）對(duì)承載能能力力極限狀態(tài)態(tài)態(tài)組合荷荷載建建立模型型得到到彎矩圖圖、軸軸力圖。如如下下：結(jié)構(gòu)斷面的彎矩矩矩圖(最大彎矩矩：137)結(jié)構(gòu)斷面的軸力力力圖(最大軸力力：387KKNN)（3）對(duì)正常使使用用極限狀態(tài)態(tài)態(tài)組合荷荷載建建立模型型得到到彎矩圖圖、軸軸力圖。如如下下：結(jié)構(gòu)斷面的彎矩矩矩圖(最大彎矩矩：114)結(jié)構(gòu)斷面的軸力力力圖(最大軸力力：325KKNN)3.3通道的的的配筋計(jì)計(jì)算和和裂縫寬寬度的的驗(yàn)算（隧隧道道結(jié)構(gòu)取取最不不利截面面配筋筋）經(jīng)過計(jì)算，可知知知中墻頂頂部為為最不利利位置置，沿隧隧道縱縱向取1m的計(jì)算單單元元，彎矩矩最大大為76.44kkN.m，軸力為96.66kkN，以此截截面面為控制制截面面進(jìn)行配配筋，為為簡便計(jì)計(jì)算，可可以對(duì)稱稱配筋筋。彎矩設(shè)計(jì)值，軸軸軸力設(shè)計(jì)計(jì)值截面長度：L===1.00m高度：計(jì)算長度：偏心心心距：附加加加偏心矩矩：（20mm和1/30偏心方向向截截面尺寸寸中較較大值）初始始始偏心矩矩：偏心心心距增大大系數(shù)數(shù)：，所以取，所以構(gòu)件長細(xì)細(xì)細(xì)比對(duì)截截面曲曲率影響響的系系則偏偏偏心矩增增大系系數(shù)：按小偏心受壓構(gòu)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行行計(jì)算算取則受壓區(qū)鋼筋面面面積：采用20Φ200，=62800，非超筋，滿足足足要求。，所以得驗(yàn)算裂裂裂縫寬度度。，則使用階段的的的軸向壓壓力偏偏心矩增增大系系數(shù)軸向壓力作用點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)至縱向向受拉拉鋼筋合合力點(diǎn)點(diǎn)的距離離：縱向受拉鋼筋合合合力點(diǎn)至至截面面受壓合合力點(diǎn)點(diǎn)的距離離：按有效受拉混凝凝凝土截面面面積積計(jì)算的的縱向向受拉鋼鋼筋配配筋率按荷載效應(yīng)的標(biāo)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合合計(jì)算算的軸向向力：：鋼筋混凝土構(gòu)件件件受拉區(qū)區(qū)縱向向鋼筋的的應(yīng)力力：裂縫間縱向受拉拉拉鋼筋應(yīng)應(yīng)變不不均勻系系數(shù)：：最外層縱向受拉拉拉鋼筋外外邊緣緣至受拉拉區(qū)底底邊的距距離：：C=500mmm受拉區(qū)縱向鋼筋筋筋的等效效直徑徑:所以最大裂縫寬寬寬度：滿足裂縫寬度的的的要求。參考資料：[1]《地地地鐵設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范范》GB5001157—20033[2]《鐵鐵鐵路隧道道設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》TB1000003—20055[3]賀少輝輝輝《地下下工程程》2008年版北京交通通大大學(xué)出版版社、清清華大學(xué)學(xué)出版版社[4]關(guān)寶樹樹樹《地下下工程程》2007年版高等教育育出出版社[5]李志業(yè)業(yè)業(yè)、曾艷艷華《地地下結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)原理與與方法法》20005年版西南交通通大大學(xué)出版版社[6]曾亞武武武《地下下結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)原原理》20006年版武漢大學(xué)學(xué)出出版社[7]程文襄襄襄、王鐵鐵成《混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)》200008年版中國建筑筑工工業(yè)出版版社僅供個(gè)人用于學(xué)學(xué)學(xué)習(xí)、研研究；；不得用用于商商業(yè)用途途。Forperrrsonnallusseonllyinsttudyyaandreeseaarcch;nootfforrcoommmercciaaluusee.Nurfürrrdeenperrs??nliichhenfüürSStuudieen,,Foorsschuungg,zzukommmeerziielllennZZwecckeenvverrwenndeetwwerrdenn.Pourl'éttuddeeetlareeche