隧道工程课程设计计算书1.doc

目录 一 基本资料 1 二 荷载确定 1 三 衬砌几何要素 2 3.1衬砌几何尺寸 2 3.2 半拱轴线长度S及分段轴长△S 2 3.3 割分块接缝重心几何要素 3 四 计算位移 4 4.1 单位位移 4 4.2 载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 5 4.3 载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 8 4.4 墙低（弹性地基上的刚性梁）位移 12 五 解力法方程 13 六 计算主动荷载和被动荷载（）分别产生的衬砌内力 13 七 最大抗力值的求解 15 八 计算衬砌总内力 16 九 衬砌截面强度检算（检算几个控制截面） 16 9.1 拱顶（截面0） 16 9.2 截面（7） 17 9.3 墙低（截面8）偏心检查 17 十 内力图 17 一 基本资料 一级公路隧道，设计时速60km/h，结构断面如图1所示，围岩级别为V级，容重，围岩的弹性抗力系数/，衬砌材料C25混凝土，弹性模量，容重。 图1 衬砌结构断面 二 荷载确定 2.1 深埋隧道围岩压力确定 竖向均布压力： 式中：s——围岩级别，此处s=5; ——围岩容重，此处=18kN/㎡； ——跨度影响系数，=1+i(Bm-5)Bm=12.00m，Bm=5~15 =1+0.1×（12.-5）=1.7 kPa 考虑到初期之处承担大部分围岩压力，而二次衬砌一般作为安全储备，故对围压力进行折减，对于本隧道按照40%折减，即q=(1－40%)×220.32=132.19 kPa 围岩水平均布力： e =0.4×q=0.4×132.19=52.88kPa 2.2浅埋隧道围岩压力确定 荷载等效高度=， 分界深度2.5×7.35=18.38m （1）埋深（H）小于或等于等效荷载高度（）时 竖向均布压力：在隧道埋深7m处 kPa 围岩水平均布力： （2）埋深（H）大于、小于或等于时 竖向均布压力： 式中：——作用在支护结构上的均布荷载； ——围岩的天然容重； ——隧道埋深； ——侧压力系数； ——破裂面摩擦角，此处取0.5 因此： 围岩水平均布力： 三 衬砌几何要素 3.1衬砌几何尺寸 内轮廓半径 r1=5.4m，r2=m； 内径r1 、r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角=90°，=105°； 二次衬砌厚度d=0.45m。 此处墙底截面为自内轮廓半径r2的圆心向内轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到内轮廓墙底间的连线。 外轮廓线半径：R1=5.4+0.45=5.85m R2=7.9+0.45=8.35m 拱轴线半径：=5.4+0.5×0.45=5.625 =7.9+0.5×0.45=8.125 拱轴线各段圆弧中心角： =90° =15° 3.2 半拱轴线长度S及分段轴长△S 分段轴线长度: 半拱轴线长度为：S=S1+S2=8.8357+2.1271=10.9628m 将半拱轴线等分为8段，每段轴长为： 3.3 割分块接缝重心几何要素 （1）与竖直轴夹角 , , 另一方面， 角度闭合差=0。 各接缝中心点坐标可由图1中直接量出。 四 计算位移 图2 衬砌结构计算图 4.1 单位位移 用辛普生法近似计算，按计算列表进行。单位位移的计算见表1 单位位移计算如下：  计算精度校核为： 闭合差 单位位移计算表 表1 截面 Φ（°） sinΦ cosΦ x（m） y(m) d(m) 1/I y/I y*y/I (1+y)2/I 0 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.45 0.01 131.69 0.00 0.00 131.58 1 13.96 0.24 0.97 1.36 0.17 0.45 0.01 131.69 21.86 3.63 178.92 2 27.71 0.47 0.89 2.62 0.65 0.45 0.01 131.69 84.93 54.83 356.27 3 41.88 0.67 0.74 3.75 1.44 0.45 0.01 131.69 189.04 271.59 781.25 4 55.84 0.83 0.56 4.65 2.47 0.45 0.01 131.69 324.49 800.22 1580.77 5 69.79 0.94 0.35 5.28 3.68 0.45 0.01 131.69 484.49 1783.93 2884.48 6 83.