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隧道工程课程设计

学院：土木建筑工程学院

专业桥梁与隧道工程

班级：桥隧091

指导教师：刘远明

设计时间：2012年

贵州大学本科课程设计任务书

学生信息

学号

0908110305

学院

土建学院

专业

桥梁与隧道

姓名

覃仁昊

班级

桥隧091

教师信息

姓名

刘远明

职称

副教授

学历

博士

任务书

发出时间

2012年6月1日

题目

公路隧道结构计算

起止时间

2012年6月1日

共需周数

2

主要内容：

隧道围岩为IV级，埋深H=30m，围岩天然容重γ=22KN/m3，计算摩擦角ф=30,弹性抗力系数K=0.6×106kN/m3,衬砌材料为C20混凝土，弹性模量Eh=2.5×106kPa,

要求按高速公路设计速度80km/h或100km/h/

1)按公路隧道要求对隧道衬砌进行结构设计〔拟定结构尺寸〕；

2)按标准确定该隧道的竖向均布压力和侧向分布压力；

3)计算衬砌结构的内力〔画出弯矩图和轴力图〕；

4)对衬砌结构进行配筋验算。

主要要求:

1、根据题目要求，按照隧道设计章节的做法拟定隧道结构的截面尺寸，包括轮廓线半径和厚度等；

2、按照比例〔例如1：100〕绘制横断面图；

3、按照《公路隧道设计标准》JTGD70-2004确定隧道围岩竖向压力和水平压力；

4、隧道结构内力计算〔可按参考资料〔3〕附录的计算步骤进行〕，要求写出计算过程，并画出弯矩图和轴力图；

5、隧道结构配筋验算和强度验算；

6、每位学生提交的课程设计成果〔计算书〕：

〔1〕按比例绘制的隧道结构设计图纸一张；

〔2〕按上述要求进行的计算过程和计算结果。

预期目标:

通过本课程设计，对隧道的受力和变形有初步的认识，掌握隧道结构计算的根本方法，提高分析和解决工程问题的能力，培养独立工作能力和组织能力以及认真负责的工作态度。

方案进程:

1、第一周，完成隧道截面设计，绘制图纸，计算围岩压力。

2、第二周，完成结构内力计算，形成课程设计报告。

主要参考文献:

〔1〕中华人民共和国行业标准《公路隧道设计标准》JTGD70-2004,人民交通出版社，2004年9月；

〔2〕中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准》JTGD62-2004,人民交通出版社，2004年；

〔3〕王成，《隧道工程》，人民交通出版社；

〔4〕有关隧道设计图纸；

注：各项栏目空格不够，可自行扩大。

目录

一：隧道断面拟定 2-

TOC\o1-3\h\z\u9127二：荷载确定 -4-

11217三、衬砌几何要素 -5-

15709四、计算位移 -7-

23632五、解力法方程 -16-

20388六、计算主动荷载和被动荷载〔〕分别产生的衬砌内力 -17-

25677七、最大抗力值的求解 -18-

31953八、计算衬砌总内力 -19-

2170九、衬砌截面强度检算 -20-

7121十、内力图 -21-

一：隧道断面拟定

条件：车速：100km/h；围岩等级：IV类；隧道埋深H=3

根据公路等级设定建筑限界

隧道内轮廓采用标准断面，如下列图所示：

二：荷载确定

1、根据围岩压力计算公式：

q=0.45x2s-1〔4.1〕

计算围岩竖向均布压力：

q=0.45x2s-1〔4.2〕

式中：

s——围岩类别，此处s=4；

——围岩容重，此处=22KN/m3；

——跨度影响系数

2、

毛洞跨度

=11.40+20.5+20.065=12.53m

其中0.065m为一侧平均超挖量

=12.535m，=0.1，此处=1+0.1〔12.53-5〕=1.753。

所以有：q=0.45x24-1x22x1.753=138.84kpa

此处超挖回填层忽略不计。

3、围岩水平均布压力：e=0.25q=0.25x138.84=34.71kpa

三、衬砌几何要素

1衬砌几何尺寸

内轮廓线半径=5.7m，=8.2m。

内径、所画曲线的终点截面与竖直轴的夹角，，；

拱顶截面厚度：

墙底截面厚度：

因为此处因为断面尺寸不变，所以外轮廓断面尺寸可以直接计算出来。

外轮廓线半径：

拱轴线半径：

拱轴线各段圆弧中心角：

2半拱轴线长度及分段轴长

分段轴线长度：

半轴线长度为：

将半拱轴线等分为8段，每段长度：

3各分块接缝〔截面〕中心几何要素

〔1〕与竖直轴夹角

另一方面，

角度