参考——区间隧道结构的设计.doc

地铁区间隧道结构设计计算书 一、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。具体设计基本资料如下： 1.1 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1，本地区地震烈度为7度。 表1 各层土的物理力学指标 土的类型 厚度（m） 重度γ（kN/m3） 变形模量E（GPa） 泊松比μ 内摩擦角ф（o） 粘聚力C(Mpa) 杂填土 5.9 16 50 0.8 0.4 20 0.005 粉土 3.2 18 90 0.9 0.35 21 0.01 细砂 4.9 19 100 1.2 0.32 22 0.01 圆砾土 9.8 19.5 120 1.5 0.32 25 0.01 粉质粘土 5.2 20.0 150 1.8 0.32 23 0.02 卵石土 6.7 20.0 200 2.0 0.30 27 0.03 基岩 22 300 2.5 0.35 35 0.04 1.2 其他条件 地下水位在地面以下4.2处；隧道顶板埋深10.7m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为5心圆马蹄形结构。 二、设计过程 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； 可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有 上式中s为围岩的级别；B为洞室的跨度；i为B每增加1m时的围岩压力增减率。 由于隧道拱顶埋深10.7m，位于粉土层、细砂层和圆砾土中，根据《地铁设计规范》10.1.2可知 “暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”。 围岩为Ⅵ级围岩。则有 因为埋深，可知该隧道为极浅埋。 2.2 计算作用在结构上的荷载； 1 永久荷载 A 顶板上永久荷载 a. 顶板自重（可只考虑二衬） b. 地层竖向土压力 由于拱顶埋深10.7m，则顶上土层有杂填土、粉土、细砂，且地下水埋深4.2m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。 c. 地层竖向水压力 B 底板上永久荷载 a. 底板自重 b. 水压力（向上）： C 侧墙上永久荷载 地层侧向压力按主动土压力的方法计算，由于埋深在地下水位以下，需考虑地下水的影响。(为简化计算，按水土分算) a. 侧墙自重 b. 对于隧道侧墙上部土压力： 用朗肯主动土压力方法计算 c. 对于隧道侧墙图层分界处土压力 = d. 对于隧道圆心高度土压力 = e. 对于隧道侧墙底部土压力 f. 对于隧道侧墙水压力 2 可变荷载 A 顶板上可变荷载 按《地铁设计规范》10.2.1中第三条规定： 在道路下面的潜埋暗挖隧道，地面的车辆荷载按10KPa的均布荷载取值，并不计动力作用影响。 人行荷载可以不用考虑。 B 底板上可变荷载 主要为列车车辆运行的可变荷载，一般取为 C 侧墙上可变荷载 由于到隧道上部地面车辆的运行，会导致侧向压力的增大：  3 偶然荷载 在本设计中，仅考虑比较简单的情况，偶然荷载可以不用计算。 2.3 进行荷载组合 1、承载能力极限状态 荷载组合采用1.2恒载+1.4活载 根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有： 拱顶： 设计恒载：-290.3 设计活载：-14 底板： 设计恒载：148.6 设计活载：-7 侧墙（顶部）： 设计恒载： 170.5（x方向；-150（y方向） 设计活载： 5.81（x方向）；-175（y方向） （底部）： 设计恒载： 292.6（x方向）；-150（y方向） 设计活载： 3.262（x方向）；-175（y方向） 2、正常使用极限状态 荷载组合采用 恒载+活载 根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有： 拱顶： 设计恒载：-241.9 设计活载：-10 底板： 设计恒载：123.8 设计活载：-5 侧墙（顶部）： 设计恒载： 142.1（x方向；-125（y方向） 设计活载： 4.15（x方向）；-125（y方向） （底部）： 设计恒载：243.8（x方向）；-125（y方向） 设计活载： 2（x方向）；-125（y方向） 2.4 绘出结构受力图 根据荷载组合值，可以分别计算出拱顶、底板、侧墙和中墙的设计荷载值，如下图： 2.5 利用midas程序计算结构内力 首先应进行单元划分，然后定义荷载和截面，加入边界条件。 在