北京交通大學(xué)李俊11231214 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書之地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)校：北京交通大學(xué)學(xué)院：土木建筑工程學(xué)院姓名：李俊學(xué)號(hào)：11231214班級(jí)：土木1108班指導(dǎo)教師：賀少輝、孫曉靜目錄一.設(shè)計(jì)任務(wù)31.1工程地質(zhì)條件31.2其他條件3二.設(shè)計(jì)過程52.1根據(jù)給定的隧道或車站埋深判斷結(jié)構(gòu)深、淺埋52.2計(jì)算作用在結(jié)構(gòu)上的荷載52.2.1永久荷載52.2.2可變荷載72.3進(jìn)行荷載組合72.3.1承載能力極限狀態(tài)72.3.2正常使用極限狀態(tài)72.4繪出結(jié)構(gòu)受力圖82.5利用midas程序計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力82.5.1midas程序建模過程92.5.2繪制內(nèi)力分析圖11三.結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算113.1基本條件113.1頂板配筋計(jì)算153.2側(cè)板配筋計(jì)算183.3底板配筋計(jì)算20四.最終配筋：22五.參考資料22六、設(shè)計(jì)總結(jié)23一、設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)某區(qū)間隧道進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢算，求出內(nèi)力，并進(jìn)行配筋計(jì)算。具體設(shè)計(jì)基本資料如下：扛1尋．1葉工程地質(zhì)條件住線路垂直于永罰定河沖、洪積旗扇的軸部，第皆四紀(jì)地層沉積露韻律明顯，地杏層由上到下依芳次為：雜填土奴、粉土、細(xì)砂黎、圓瞞礫失土、粉質(zhì)粘土襪、卵石土。其看主要物理力學(xué)握指標(biāo)如表1，煎本地區(qū)地震烈盾度為6度。錦表1苦各層土的物霧理力學(xué)指標(biāo)條土的類型河厚度（m）例天然重度γ（和kN敢/m言3依）多飽和重度γ（最kN吩/m羨3螺）爛彈性抗力系數(shù)拔(銹Mpa挖/m）走變形模量E（揮GPa暢）則泊松比μ裙內(nèi)摩擦角ф（非o）怖粘聚力C(篩Mpa毛)病雜填土享2.3域16法26酷50抖0.8徹0.4竄20姨0.005信粉土糊4.5饒18計(jì)26.2界90叼0.9勢0.35霸21儲(chǔ)0.01菊細(xì)砂術(shù)7.6票19掠26.6粘100形1.2鐘0.32辛22董0.01植圓竟礫美土細(xì)7.8物19.5耕27.0概120絲1.5鏡0.32菊25真0.01截粉質(zhì)粘土區(qū)9.1炮20.0杯27.5廉150忍1.8齒0.32已23局0.02薯卵石土過15.9闊20.0肯27.8扎200轟2.0添0.30籠27震0.03潤基巖哄22磁300座2.5挑0.35獸35匯0.04光1止．2抹其他條件悲地下水位在地望面以下12m也處；隧道頂板閃埋深14m；窯采用暗挖法施庭工，隧道斷面擠型式為馬蹄形姥。胃隧道位置形狀壺圖絡(luò)隧道恢內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì)賤：擱結(jié)構(gòu)凈寬眠11.900世m(xù)農(nóng)結(jié)構(gòu)櫻凈高司8.812忠m逢結(jié)構(gòu)底板厚度疊500衫m(xù)m朗結(jié)構(gòu)頂板厚度敞4羅50突mm駐結(jié)構(gòu)側(cè)板厚度燃4削50勤mm二、設(shè)計(jì)過程魂2.1根據(jù)刃給定的隧道埋延深判斷結(jié)構(gòu)深貌、淺埋；豎可以采用匯《蟻鐵路隧道搭設(shè)計(jì)規(guī)范》必推薦的方法，箭即有顛上式中撥s雨為圍巖的級(jí)別呼；嘆B蛾為洞室的跨度奸；犁i香為誤B儲(chǔ)每增加會(huì)1m判時(shí)的圍巖壓力族增減率。半由于隧道拱頂柔埋深侄14鮮m彎，位于粉土層彈、細(xì)砂層和圓酒礫頂土中，根據(jù)《抖地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范熔》瞧10.1.2摘可知襪“暗挖結(jié)構(gòu)的妥圍巖分級(jí)按現(xiàn)遠(yuǎn)行《弊鐵路隧道螞設(shè)計(jì)規(guī)范》確緣定”。臨圍巖為植Ⅵ邀級(jí)圍巖。巷則有=0.45=24.34m靈因?yàn)槁裆?c=14m<??=24.34m茶2.2鈴計(jì)算作用在結(jié)畝構(gòu)上的荷載概；1永久荷載湖A核頂板上永久荷戲載雜a.籃頂板自重（考演慮初襯和二襯分的自重）q=γd=25×(0.45+0.3)=18.75KPa茫b乒地層豎向土壓客力梅由于拱頂埋深?yuàn)W14冤m應(yīng)，則頂上土層求有雜填土、粉旁土、細(xì)砂，且拴地下水埋深伯12量m果，應(yīng)考慮土層護(hù)壓力和地下水梨壓力的影響。q=2.3×16+4.5×18+5.2×19+2×（26.6?10）=249.8KPa拴c安.虎地層豎向水壓醬力q螞B雁底板上永久荷元載巨（考慮旋初襯和二襯勻的自重）蝦a.疊底板自重q=γd=25×(0.3+0.5)=20KPa龜b.醒水壓力（向上朵）：q慧C室側(cè)墻上永久荷賭載胸地層側(cè)向壓力漲按主動(dòng)土壓力情的方法計(jì)算，漏由于埋深在地畢下水位以下，發(fā)需繞考慮地下水的位影響。嚷(胖采用欲水土分算見)KaKaKa賽a.魔側(cè)墻自重q=γ.d=25×（0.45+0.3）=18.75KPa營b.膽隧道側(cè)墻上部餓土壓力：竿用朗肯勤主動(dòng)土壓力方咽法計(jì)算q==113.7KPa現(xiàn)c求.讀對(duì)于隧道側(cè)墻存圖層分界處土急壓力，隧道側(cè)奏墻有兩處分界穩(wěn)處土壓力：第一處：q=q=第二處：q=q=危d沈.息對(duì)于隧道側(cè)墻跟底部土壓力q=逢e柜.夢對(duì)于隧道側(cè)墻竄水壓力qq江2乎可變荷載貍A丘頂板上可變荷數(shù)載垂按《地鐵設(shè)計(jì)閑規(guī)范》遺10.2.1截中第三條規(guī)定抬：從在道路下面的撐潛埋暗挖隧道悲，地面的車輛療荷載按扇2粥0KPa潛的均布荷載取嘩值，并不計(jì)動(dòng)伐力作用影響。呆人行荷載歷按照茄4KPa僑的均布荷載取擾值，哭并不計(jì)動(dòng)力作叉用影響。浙B度底板上可變荷否載請主要為列車車精輛運(yùn)行的可變牌荷載，一般取挽為拖C恨側(cè)墻上可變荷純載脊由于到隧道上義部地面車輛的行運(yùn)行芽和過往的行人備，會(huì)導(dǎo)致側(cè)向跑壓力的增大：q趁2.3進(jìn)蘇行荷載組合輪1、謀承載能力極限敘狀態(tài)韻荷載組合采用斧1.2億恒載墨+1.4屯活載鍵根據(jù)以上各種友計(jì)算，作用在規(guī)隧道上的設(shè)計(jì)煩荷載有：朋拱頂：以設(shè)計(jì)恒載：絕-等408.44KPa吸設(shè)計(jì)活載：變-們33.6KPa聲底板：孩設(shè)計(jì)恒載：距132.46KPa妨設(shè)計(jì)活載：害-奧8KPa缺側(cè)墻（頂部）懶：顏設(shè)計(jì)恒與載：罩180.50KPa售（刻x嘩方向奇）繞設(shè)計(jì)活載：弄11.62KPa煎（飲x善方向）；悟（底部）：庫設(shè)計(jì)恒載：妻3泛82.48KPa蠟（那x站方向）；東設(shè)計(jì)活載：富11.62KPa苗（麗x脈方向）；鉤2、正常使用倦極限狀態(tài)精荷載組合采用辛恒載抄+差活載煉根據(jù)以上各種秘計(jì)算，作用在領(lǐng)隧道上的設(shè)計(jì)黃荷載有：紙拱頂：博設(shè)計(jì)恒載：名-避302.55KPa買設(shè)計(jì)活載：溜-示24KPa愁底板：選設(shè)計(jì)恒載：惠8康8.12KPa急設(shè)計(jì)活載：膽-灣5.7KPa錫側(cè)墻（頂部）功：曠設(shè)計(jì)恒滋載：燭133.7KPa舍（盼x漂方向胳）變設(shè)計(jì)活載：柱8.3KPa虹（念x鑄方向）；瘋（底部）：情設(shè)計(jì)恒載：壞2加83.趟3嘩2KPa壽（臥x誘方向）；追設(shè)計(jì)活載：妖8.3KPa蛋（走x貝方向）；農(nóng)2.4輪繪制結(jié)構(gòu)受力誤圖敬根據(jù)占承載能力極限紗狀態(tài)砌荷載組合值，奔可以分別計(jì)算樣出拱頂、底板久、側(cè)墻和中墻澡的設(shè)計(jì)荷載值廈，如下圖：鼻2.5熟、利用評(píng)midas模程序計(jì)算結(jié)構(gòu)悶內(nèi)力漠用遣隧道買通用有限元程銳序挪—MIDAS貸/緊GTS秤，濁MIDAS/帝GTS淋是目前最先進(jìn)剃的土木觸隧道行結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)玻，它對(duì)土木視隧道結(jié)構(gòu)鍵的分析中所需改要的各種功能享進(jìn)行了綜合的愈考慮。炒MIDAS/燦GTS指的廣泛使用池，為土木建筑稍物的建模和分擋析提供了很大索的便利。建立隧道模型漠首先定義材料暫屬性，本設(shè)計(jì)示采用C30混立凝土，截面厚現(xiàn)度為0.45便m,長度按1責(zé)m來計(jì)算，脆然后利用Mi議dasGT姨S繪制二維隧榮道截面訴模型尊，并劃分節(jié)點(diǎn)全數(shù)為54個(gè)，沫如圖所示：不然后籮建立單元坐標(biāo)眼系患及節(jié)點(diǎn)號(hào)索如圖所示：邊界條件鞠利用曲面彈簧工功能定義模型顫的邊界條件。代選擇賦予地基取彈簧的節(jié)點(diǎn)后尚輸入相應(yīng)的地綢基反力系數(shù)，京根據(jù)隧道跨越室的不同土體建吵立不同的地基州反力系數(shù)尖。恰荷載組合撥：根據(jù)承載能感力極限狀態(tài)始荷載組合丈，組合設(shè)計(jì)珠為得1.35倍靜魔力荷載+1.脹4倍動(dòng)力荷載栽；盛禽根據(jù)戰(zhàn)正常使用極限詢狀態(tài)荷載組合妹，組合設(shè)計(jì)為日靜力荷載+動(dòng)恐力荷載。畝2、汁根據(jù)MIDA著S軟件繪制受嘉力圖如圖：軸力圖彎矩圖剪力圖：敢三、瑞結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算1.基本條件沉2磁、均頂板配筋計(jì)算菜2.1譽(yù)設(shè)計(jì)條件派通過上述數(shù)據(jù)英，我們發(fā)現(xiàn)在秋使用期間頂板拍承受的恢最大正落彎矩和最大負(fù)好彎矩值為言最大彎矩：眼199.95夫kN.m冰最大軸力：輝2237.5繡8kN氧5.峰2襲.2予計(jì)算過程截面尺寸：計(jì)算長度：贈(zèng)彎矩設(shè)計(jì)值邊，軸力設(shè)計(jì)值址,澆偏心矩：評(píng)次附加偏心矩：臟初始偏心矩：濫偏心距增大系禿數(shù)：，取狼所以構(gòu)件長細(xì)償比對(duì)截面曲率距影響的系數(shù)系則偏心賭矩落增大系數(shù)：望則計(jì)算偏心距立為：三因此，可按大既偏心受壓構(gòu)件讀進(jìn)行計(jì)算室①求受壓區(qū)鋼禿筋面積取毀則受壓區(qū)鋼筋甩面積：少選用6Φ微18閣，巨=1紫527豈求攻受拉區(qū)鋼筋童面積造受壓區(qū)計(jì)剛算高度:膊則多受拉區(qū)鋼筋懸面積為：從經(jīng)過反復(fù)的裂牌縫寬度驗(yàn)算，般采用較6未Φ固18嶼，談=底1527深，側(cè)非超筋么，滿足要求。裂縫寬度驗(yàn)算惱，所以不用驗(yàn)恩算裂縫寬度。賢5.罷3回側(cè)郊板配筋計(jì)算待5.付3習(xí).1陷設(shè)計(jì)條件怎通過上述數(shù)據(jù)丙，我們發(fā)現(xiàn)在抖使用期間側(cè)墻牢承受的最大彎讓矩和最大剪力泉值為負(fù)最大彎矩：市366.5k外N.m兆最大軸力：品2429.4匪2kN競5.育3瓣.2刺計(jì)算過程截面尺寸：計(jì)算長度：省彎矩設(shè)計(jì)值撞，軸力設(shè)計(jì)值軍,液偏心矩：古嗎附加偏心矩：飛初始偏心矩：駛偏心距增大系師數(shù)：，取三所以構(gòu)件長細(xì)懲比對(duì)截面曲率沉影響的系數(shù)屯則偏心每矩誘增大系數(shù)：富則計(jì)算偏心距偉為：幣因此，可按大合偏心受壓構(gòu)件廉進(jìn)行計(jì)算謠受壓區(qū)鋼筋面撲積取頁則受壓區(qū)鋼筋閥面積：屬選用6Φ16蠶，串=1206參求拳受拉區(qū)鋼筋系面積單受壓區(qū)計(jì)收算高度:華則躺受拉區(qū)鋼筋慣面積為：棵采用輩6帆Φ墨16咬，婚=1馬206退mm脖2裂縫寬度驗(yàn)算盞，所以不用驗(yàn)劇算裂縫寬度。趟5.正4境底辣板配筋計(jì)算易5.痛4挪.1茅設(shè)計(jì)條件名通過上述數(shù)據(jù)次，我們發(fā)現(xiàn)在舒使用期間底板析承受的承最大正斬彎矩和最大負(fù)撿彎矩值為甩最大桃彎矩聽:238.1襯9KN.m,儀工對(duì)應(yīng)軸力：貸2770.6盟7KN匠5.循4鐵.2妖計(jì)算過程截面尺寸：計(jì)算長度：遭彎矩設(shè)計(jì)值央，軸力設(shè)計(jì)值培,粘偏心矩：六排附加偏心矩：砌初始偏心矩：遮偏心距增大系皺數(shù)：，取甩所以構(gòu)件長細(xì)雪比對(duì)截面曲率違影響的系數(shù)京則偏心換矩惕增大系數(shù)：答則計(jì)算偏心距肥為：防因此，可按大找偏心受壓構(gòu)件忌進(jìn)行計(jì)算紗①求受壓區(qū)鋼蓮筋面積取海則受壓區(qū)鋼筋叼面積：繩選用堡6軟Φ拔16釘，萍=雁1206奉求餃?zhǔn)芾瓍^(qū)鋼筋杰面積刪受壓區(qū)計(jì)貞算高度:掠則初受拉區(qū)鋼筋悔面積為：疊采用景6諸Φ時(shí)18誘，邪=愚1527裂縫寬度驗(yàn)算褲，所以不用驗(yàn)刺算裂縫寬度。四、最終配筋陣結(jié)果如下表所塘示：鋒受力情況店配筋靜受力情況組配筋沾頂板井受壓拐6Φ后18吸，1舒527均受拉杠6確Φ橋1飯8，請1527吉側(cè)板辰受壓巧6Φ16宿，1206議受拉母6腐Φ孫16叉，1秤206掀底板婦受壓挪6債Φ1護(hù)6任，腎1206漲受拉案6刺Φ異18妻，病1527對(duì)根據(jù)構(gòu)造要求判，內(nèi)外兩層主敗筋之間設(shè)拉筋運(yùn)，采用φ