软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书
隧道工程课程设计计算书
目录 第1章设计目的 (1) 第2章设计原始资料 (1) 第3章隧道洞身设计 (1) 3.1隧道横断面设计 (1) 3.1.1隧道建筑限界的确定 (1) 3.1.2隧道内轮廓线的确定 (2) 3.2隧道衬砌设计 (3) 3.2.1隧道深浅埋的确定及围岩压力计算 (3) 3.2.2隧道衬砌方案的拟定 (4) 3.2.3隧道衬砌截面强度验算 (5) 3.3隧道洞室防排水设计 (5) 3.4隧道开挖及施工方案 (6) 3.4.1施工方案： (6) 3.4.2施工顺序： (7) 第4章隧道洞门设计 (8) 4.1洞门的尺寸设计 (8) 4.1.1洞门类型的确定 (8) 4.1.2 洞门尺寸的确定 (8) 4.2洞门检算 (9)
4.2.1条带“I”的检算 (9) 422条带“U”的检算 (11) 423条带“川”的检算 (13) 总结 (14) 参考文献 (15)
隧道工程课程设计 第1章设计目的 通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算设计方法，熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法，以及掌握隧道暗挖洞门的形式，洞门的结构要求，设计方法和洞门作为重力式挡土墙的各种验算。 第2章设计原始资料 原始资料取之于“”。 围岩级别：1级 围岩容重：26 KN / m3 隧道埋深：18m 隧道行车要求：三车道高速公路，时速100km/h 隧道衬砌截面强度校核：N=18.588t M=-1.523t m 隧道洞门验算：地基土摩擦系数f=0.8 p45 地基土容重卢19 KN / m3 地基容许承载力-J = 80(kPa 第3章隧道洞身设计 3.1隧道横断面设计 3.1.1隧道建筑限界的确定
【设计】地铁街站区间盾构隧道设计毕业设计
本科毕业设计 沈阳地铁一号线怀远门站至中 街站区间盾构隧道设计 王钊 燕山大学 2012年6月 本科毕业设计 沈阳地铁一号线怀远门站至 中街站区间盾构隧道设计学院（系）：建筑工程与力学学院 专业：土木工程（岩土） 学生姓名：王钊 学号：0 指导教师：潘慧敏 答辩日期：2012年6月25日 【关键字】设计 燕山大学毕业设计任务书
摘要 中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。地铁产业作为中国的朝阳产业，是中国城市根底交通设施中最有前景、最有市场的产业，发展轨道交通势在必行。目前，修建地铁的施工方法主要有明挖法、矿山法以及盾构法。针对沈阳的地质情况以及隧道施工对地面交通的影响等方面考虑，本设计采用盾构法修建沈阳地铁一号线怀远门～中街区间隧道方案。因为盾构法有着良好的防渗性、施工安全快速、与埋深无关和对环境影响小等明挖法和矿山法无法比拟的优点。 本设计为沈阳地铁一号线怀远门站～中街站区间盾构隧道设计。区间盾构隧道左线全长，右线全长。在充分考虑隧道建筑限界的根底上，对盾构隧道的横断面进行了设计。 设计选取最不利断面，采用日本惯用法进行结构内力计算，分析出结构的弯矩、轴力、剪力。再根据分析出的结构内力进行配筋计算，并利用所配的钢筋进行相关的管片结构强度检算、管片结构允许裂缝宽度检算、螺栓强度检算、结构抗浮检算。 关键词盾构隧道；内力计算；配筋；检算
Abstract city development will promote the development of Metro city. Subway industry as a sunrise industry in , it is Chinese city traffic infrastructure in the future, most of the market of the industry, the development of rail transportation be imperative. At present, the construction of the subway construction method are mainly open-cut method, mining method and shield. According to the geological situation of Shenyang and the influence of tunnel construction on ground transportation into consideration, the design of the shield construction of Shenyang Metro Line 1Huaiyuan Gate Street tunnel scheme. Because the shield method has a good barrier, construction safety fast, and buried depth and little influence on environment, independent of the cut-and-cover method and mine method incomparable advantages. The design of Shenyang Metro Line 1Huaiyuan Gate Station - street running design of shield tunnel. Interval shield tunnel left line full-length , length of right line of. In full consideration of the tunnel construction clearance on the basis of the shield tunnel, cross section design for. Design of selecting the most adverse section, using the Japanese usage of structure internal force calculation, analysis of structure of the bending moment, axial force, shear force. According to the analysis of internal force calculation of reinforcing bars, and the use of the reinforced related segment structure strength calculation, segment structure allows the crack width calculation, bolt strength calculation, structural anti-buoyancy calculation. Keywords Shield tunnel; calculation of internal force; reinforcement bar; check calculation
盾构推进计算
5.1盾构推进力 ⑴、盾构推力 盾构机推进必须确保盾构足够的推力来维持和平衡土压平衡压力T1、开挖阻力T2、盾壳与围岩摩擦阻力T3、后配配套牵引力等等。通常，上述值比盾构推力要低，盾构推进油缸的配置受管片形式的影响，盾构机一般必须保证盾构圆周压力均等（有时盾构底部压力稍高），避免盾构油缸尾部衬垫作用在管片接缝处，为保证这些，一般盾构机都安装了超出正常配置的额外推进油缸，然后降低盾构系统工作压力，该压力在正常推进时采用，只有在艰难地层时才采用额外推力。 ①计算原理 盾构千斤顶应有足够的推力克服盾构推进时所遇到的阻力，这些阻力主要有： a、盾构四周与地层间的摩擦阻力或粘结力F1； b、盾构刀具切入土层产生在切削刀盘上的推进阻力F2； c、开挖面正面作用在切削刀盘上的推进阻力F3 d、盾尾处盾尾板与衬砌间的摩擦阻力F4； e、盾构后面台车的牵引力F5； 以上各种推进阻力的总和用下式表示，在使用时，须考虑各种盾构机械的具体情况，并留出一定的富裕量，即为盾构千斤顶的总推力。 地层所需推力F b=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力 其中： F水土压力—刀盘表面水土压力 F摩擦力1—盾构克服上部土体摩擦力所需推力 F摩擦力2—盾构克服与围岩间摩擦力所需推力 F切入力—开挖所需推力（刀具）切入力 F牵引力—后配套牵引推力 R—盾构半径（m） D—隧道深度（m） L—盾构长度（m） F r—盾构与土层间摩擦系数（0.25） W o—土体比重（20kN/m3）
W t—盾构重量（t） W b—后配套重量（t） F rb—后配套与管片间摩擦系数 A t—单把刀具表面积 C o—土体粘滞系数 S r—土体内摩擦角 1）、作用在盾构上的平均土压力 地层所需推力F b=∑F=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力 =941t+706t+100t+161.3 =1908.3t F水土压=(R2×∏)×最大土压平衡压力 =（3.172×∏）×3kN/m3 =9233 kN =941t F水土压=D×W o×L×(2×∏×R÷4)×F r =20×20 kN/m3×7.5×(2×∏×3.7m÷4)×0.25 =6933 kN =706t F摩擦力2=W t×F r =220t×0.25 =80t F牵引力=W b×F rb =100×0.2 =20t F切入力=刀具数量×A t×(D×W o×tan2(450+S r/2)+2×C o× tan(450+S r/2)) =73×0.0094㎡×(30×20 kN/m3×tan2(62.50)+2 ×30 kN/m3×tan(62.50)) =1596.81 kN =161.3t F b=∑F=F水土压力+F摩擦力1+F摩擦力2+F牵引力+F切入力
38 盾构管片结构计算方法及应用实例
盾构管片内力计算方法及应用实例 陈飞成徐晓鹏卢致强 【摘要】埋置于地下土层中的盾构管片结构，由于所受外荷载复杂及接头的存在，其内力计算方法根据不同力学假定，种类繁多。本文对常用的自由变形圆环法、弹性多铰环法、弹性地基梁法进行了理论推导，并针对某软土地区地铁盾构区间三个断面进行了实例计算，通过对计算结果的对比分析，得出了一些有助于盾构管片结构设计的结论。 【关键词】盾构管片设计荷载结构法 1 引言 盾构法以其地层适应性强、施工速度快、施工质量有保证、对周边环境干扰少等优点，得到了越来越广泛的应用。 目前盾构管片结构的设计方法有：①经验类比法②荷载结构法③地层结构法④收敛限制法，常用荷载结构法和地层结构法。荷载结构法将盾构管片视为埋置于土层中的混凝土结构，周围土体对管片的作用力为施加于结构上的荷载；而地层结构法认为盾构管片与埋置地层一起构成受力变形的整体，并可按连续介质力学原理来计算管片和周围土体的内力和位移，其特点是在计算盾构衬砌结构内力的同时也得到周边土层的应力。地层结构法力学本构模型复杂，土性参数较难确定，计算过程中影响因素多，并且目前工程界还无太多可靠经验来评定其结果的准确性，因此对具体工程的盾构管片结构设计仍主要采用荷载结构法，计算图示如图1。本文就是应用荷载结构法对盾构管片进行内力计算。 陈飞成（1980—），研究生，毕业于同济大学道路与铁道工程专业，现为设计部结构设计人员。 徐晓鹏（1979—），工程师，硕士，毕业于中国矿业大学结构工程专业，现任公司设计项目部项目经理。 卢致强（1974—），工程师，硕士，毕业于西南交通大学结构工程专业，现任公司设计部经理。 上覆荷载0 图1 荷载结构法计算图示 Fig.1 Load-Structure method 2 荷载结构法设计理论 用荷载结构法计算盾构管片内力，关键点有两个，一是对土层抗力的处理，二是对管片接头的处理。对土层抗力的处理方法有：①不考虑土层抗力②土层抗力按假定分布于管环拱腰两侧③加土弹簧，用弹簧力来模拟土层抗力。对管片接头的处理方法有：①视接头与管片主截面具有相同的抗弯刚度②认为管片接头为弹性铰③用旋转弹簧和剪切弹簧来模拟管片的环向接头刚度和径向接头刚度。 将以上两类不同的处理方法进行组合，可以得到多种计算管片内力的方法，本文对自由变形圆环法、弹性多铰环法、弹性地基梁法进行了理论推导和实例计算。 2.1 自由变形圆环法
盾构地下建筑课程设计说明书
目录 第一章课程题目介绍 (2) 第二章荷载计算 (3) 第三章、盾构管片内力计算 (8) 1、惯用修正法计算： (8) 2、同济曙光荷载结构法进行计算： (11) 3、惯用修正法计算与同济曙光软件荷载结构法计算结果进行比较 (18) 第四章、盾构标准管片配筋与裂缝计算 (20) 第五章、盾构纵向接头设计与张开度验算 (21) 第六章、盾构管片局部受压验算 (23) 第七章、盾构隧道抗浮验算 (25) 第八章、盾构设计施工图绘制 (25) 参考资料： (26)
第一章课程题目介绍 如图所示，为一软土地区地铁盾构隧道横断面，有一块封顶块K，两块邻接块L，两块标准块B以及一块封底块D六块管片组成，衬砌外D0=6200mm，厚度t=350mm，采用通缝拼装，地层基床系数k=20000kN/m3。混凝土强度为C50，环向螺栓为5.8级（可用8.8级）M30，管片裂缝宽度允许值为0.2mm，接缝张开允许值为3mm。地面超载为20kPa。试计算衬砌受到的荷载，并用荷载-结构法按均质圆环计算衬砌内力，画出内力图，并进行隧道抗浮、管片局部抗压、裂缝、接缝张开等验算及一块标准管片配筋计算。 说明： 1、灰色淤泥质粉质粘土上层厚度1350mm，根据后3位学号ABC调整，1350+ABC*50 （mm），故在本设计中灰色淤泥质粉质粘土上层厚度取为：1350+123×50=13505mm 2、同济曙光等软件进行本题的荷载—结构法计算（能增加地层-结构法计算更好！） 3、课程设计计算书、图Email形式提交。
第二章荷载计算 荷载计算主要考虑基本使用阶段的情况进行计算，其中作用在盾构隧道管片上的荷载主要包括管片自重g（假设初衬的防水效果良好，不需要设置二次衬砌）、竖向土压力q、拱背土压力G（在内力计算时，将其简化为作用在拱背上的均布荷载）、地面超载q（在内力计算时，将其叠加到作用在拱背上的竖向土压力中）、侧向均匀主动土压力p1、侧向三角形主动土压力p2、侧向土层抗力qk、作用在盾构管片上的水压力、拱底反力PR（在内力计算中，不需要使用）。土压力计算时，采用水土分算法则进行计算，不考虑静水压力的折减系数。 其中由于在计算荷载与衬砌内力时，所使用公式是建立在线弹性体系的理论基础上，所计算得出的内力值与荷载成线性相关，所以可以在进行荷载内力组合之前的荷载计算时就考虑荷载的分项系数，从而使得在计算各个分项荷载所产生的内力值时，就已经考虑了荷载的分项系数，则在荷载的组合效应分析中，可以直接将荷载所产生的内力值进行组合，不需要再次考虑荷载的分项系数！ 在拱顶部土压力计算时，采用太沙基公式进行计算时，公式中使用了荷载分项系数，为了统一计算，故在荷载计算时也统一采用相应的分项系数，以后在内力计算与荷载组合时便不需要再次使用荷载分项系数。 ? ;其中C50混凝土的弹性模计算时，统一单位：kN、m ;水的重度为：γw=10KN m3 ?；衬砌圆环厚度取：h=350mm，衬砌圆环弯量取：E=3.45×107KPa，γ=26KN m3 =1.233×105KN?m2 刚度: EJ=3.45×107×1×0.353 12
隧道毕业设计计算书
目录 第一章拟定隧道的断面尺寸--------------------------------------------3 第一节隧道的建筑限界-----------------------------------------------3 第二节隧道的衬砌断面-----------------------------------------------4 第二章隧道的衬砌结构计算--------------------------------------------5 第一节基本资料--------------------------------------------------------5 第二节荷载确定--------------------------------------------------------5 第三节衬砌几何要素--------------------------------------------------5 第四节计算位移--------------------------------------------------------9 第五节解力法方程----------------------------------------------------16 第六节计算主动荷载和被动荷载分别产生的衬砌内力-------17 第七节最大抗力值的求解-------------------------------------------18 第八节计算衬砌总内力----------------------------------------------18 第九节衬砌截面强度验算-------------------------------------------19 第十节内力图----------------------------------------------------------20
地铁盾构管片计算
某地铁区间盾构管片计算 2017-04-15
目录1 设计信息 1.1 软件说明 1.2 隧道信息 1.3 荷载信息 1.4 控制参数 2 分析结果 2.1荷载计算结果 2.2抗浮验算 2.3内力位移计算结果 2.4管片验算
1 设计信息 1.1 软件说明 计算采用的软件是sap系列 1.2 隧道信息 1.2.1 断面信息 说明：角度按逆时针旋转，0°表示水平直径右端点处。以下除特别说明外均相同，不再赘述。 隧道断面基本几何参数: 管片总数：6片 衬砌外直径D1：6.200m 衬砌内直径D2：5.500m 第一管片块的右侧与Y轴的夹角θs：7.500° 螺栓总数：10 相邻螺栓（组）间夹角：36.000° 顶部螺栓偏角β：18.000° 断面圆心坐标: (0.000,0.000,0.000) 具体几何参数: 管片环接头几何参数:
管片几何参数: 隧道位置: 地表至隧道顶部的距离H(m): 16.93 地下水面至隧道顶部的距离Hw(m): 10.00 1.2.2 土层参数 土层参数表: 1.2.3 材料参数 管片材料: 管片混凝土标号：C50 管片实际宽度:1.000 m 管片容重:25.000 kN/m^3 管片接头: 管片环接头: 注：正负号由接头的局部坐标系而定，在局部坐标系下，拉正压负。 1.3 荷载信息 设计工况数目: 1
工况1自重 + 水土压力 + 地基抗力--弹簧,共3种荷载。 荷载组合系数: 永久荷载：1.35 可变荷载：1.40 偶然荷载：1.00 1.3.1 水土压力 计算参数表: 1.3.2 地层弹簧 地层弹簧数值种类：单一地层弹簧 地层弹簧的剪切刚度ks: 1.000 kN/m^2 弹性抗力系数法向kn: 20000.000 kN/m^2
石家庄铁道大学地铁区间盾构隧道毕业设计
工程概况 一、设计范围 本次设计范围为鼓楼站～东南角站区间盾构隧道土建工程设计。 区间起讫里程为： 左线——DK9+863.200～DK10+439.158，其中短链0.334m，区间长575.624m；右线——DK9+910.500～DK10+439.158，其中长链0.027m，区间长528.685m。 二、工程地质 天津平原浅部广泛发育一层以海相淤质土层为主,并杂以湖沼相淤质土和近代流相粉细砂层的软弱土层。它具有厚度大、承载力低、易产生不均匀沉陷和砂土液化的不良特性。天津市中心城市20m 以浅地层主要由全新世晚期（Qh3）河流相沉积（局部新近沉积）地层、全新世中期（Qh2）海相地层、全新世早期（Qh1）湖沼相和洪泛平原沉积地层组成。在海水入侵和上游河流的共同作用下沉积了大量的粉土和粉砂层，这部分土层往往作为一般工业和民用建筑物的持力层使用，同时它们还是天津地区主要的液化土层。 区间所处地段属冲积平原，地形较为平坦。工程涉及地层主要为第四系全新统人工填土层（人工堆积Qml）、新近沉积层（故河道、洼淀冲积Q43Nal）、第Ⅰ海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q42m）、第Ⅱ陆相层（第四系全新统下组河床～河漫滩相沉积Q41al）、第Ⅲ陆相层（第四系上更新统五组河床~河漫滩相沉积Q3eal）、第Ⅱ海相层（第四系上更新统四组滨海~潮汐带相沉积Q3dmc）、第Ⅳ陆相层（第四系上更新统三组河床~河漫滩相沉积Q3cal）。 本场地属稳定场地，适宜地铁建设。但场地内存在软弱地层，工程地质条件较差，应针对具体工程要求采取适宜的处理措施。 三、水文地质 天津自古被称为“九河下稍之地”，它的兴起发展源于河流沿岸，因此，地下水的复杂程度，对地下空间的修建和应用有着很大的制约，尤其对地铁的施工难度大大提高。地铁工程影响范围内地下水的类型: (1) 上层滞水 上层滞水水位埋深为0 5m左右,主要以松散的人工填筑土层①为含水层,下部新近沉积层和第Ⅰ陆相层中粘土层(②3、③3)为相对隔水层。部分地段与地表坑塘水体连通,接受大气降水和地表水体的补给。稳定水位受季节性变化影响极其明显,仅分布在天津市局部地区。 (2) 潜水 第四系孔隙潜水的地下水位埋深一般为0 5～2 5m,年平均地下水位埋深为1 6～1 8m,年变化幅度的多年平均值约为0 8m。高水位期出现在雨季后期的9月份,低水位期出现在干旱少雨的4～5月。潜水主要依靠大气降水入渗和地表水体入渗补给,故地下水位的波幅变化较大,赋存于人工填土层①层、第Ⅰ陆相层③层及第Ⅰ海相层④层的相对含水层中,以第Ⅱ、第Ⅲ陆相层的⑤1、⑥1层粉质粘土为相对隔水底板。潜水层一般埋深为12～15m。 (3) 微承压水 赋存于第Ⅱ陆相层及以下粉砂和粉土中的地下水具有微承压性,第Ⅱ陆相层及以下的⑤2、⑥2、⑦2、和⑧2粉土、⑤4、⑥4、⑥5、⑧4、⑧5和⑨4粉细砂层
城市地铁盾构法区间隧道的设计
第一章工程概况 第二章工程地质和水文地质 第三章隧道设计 第1节主要设计标准 第2节盾构隧道线路的拟合 第3节管片构造形式 第4节管片结构设计 第5节管片防水设计 第6节联络通道和洞门设计第四章结论与建议目录 2. . .2 . 3. . 3. . 3. . 5. . 7. . 8. . 1.. 0.. .1.. 1.
第一章工程概况 越—三区间属于广州地铁二号线工程的的北段,由越秀公园站—火车站、火车站—三元里站两个双孔区间隧道和两个联络通道及泵房组成。工程起于越秀区的地铁越秀公园站,向北下穿人 民北路、环市西路到达地铁广州火车站;然后,线路从地下穿过广州火车站南站房等建筑群向西北延伸,最后下穿广花路到达地铁三元里站。 区间全长3926 单线延米,曲线半径为600m 和400m 两种。 区间纵坡均为“ V”形坡，最大坡度为30 %。，最小竖曲线半径为3000m。线路沿线地形起伏较大 隧道最小覆土厚度为9m ,最大覆土厚度为26m。 第二章工程地质和水文地质 区间的地层岩性在上部为:人工填土层，流塑—软塑状淤积层，海陆交互淤积层，冲、洪积砂层，冲、洪积土层，残积土层。下部为:全风化、强风化、中等风化和微风化带的泥质粉砂岩。区间隧道穿越地层大部分是岩层，少部分为残积土层和断裂破碎带。 隧道所处的地层为上软下硬，软硬岩互层现象特征明显。 本段地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水两种。第四系孔隙水主要赋存在淤泥质砂层和冲
积—洪积砂层内。基岩裂隙水多属承压水,但富水性较小,透水性多较弱。 第三章隧道设计第1节主要设计标准 (1) 结构的安全等级为一级。 (2) 区间隧道的抗震按7 度设计,人防按6 级考虑。 (3) 防水标准:隧道整体为二级;隧道上半部A 级;隧道下半部、洞门及联络通道 B 级。 (4) 结构最大裂缝允许宽度: 管片内侧0. 3 mm , 外侧0. 2 mm。 (5) 地表沉隆控制标准：-30/+ 10mm;建筑物倾斜控制标准：框架结构2 %。,砖混结构1.5 %°。 ⑹线形控制允差：设计拟合轴线与理论轴线允差w 10mm(个别情况允许为20mm);掘进轴线与设计轴线允差w 70mm。 ⑺衬砌结构变形：直径变形w 1 % D (D为隧道外径)环缝张开＜ 2mm;纵缝张开＜ 3mm; 第2节盾构隧道线路的拟合 3. 2. 1 衬砌环的组合形式
土木工程毕业设计-盾构隧道设计
沈阳地铁一号线怀远门站至中 街站区间盾构隧道设计
本科毕业设计 XX盾构隧道设计 燕山大学毕业设计任务书 学院：建筑工程与力学学院系级教学单位：土木工程系 学号学生 姓名 专业 班级土木工程（岩土） 题题目名称XX盾构隧道设计
目 题目性质1.理工类：工程设计（√ ）；工程技术实验研究型（）；理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）2.管理类（）；3.外语类（）；4.艺术类（） 题目类型 1.毕业设计（√ ） 2.论文（） 题目来源科研课题（）生产实际（）自选题目（√ ） 主要内容1.盾构隧道的平面设计2.纵断面设计3.横断面设计4.荷载作用及内力计算 5.管片的配筋设计及强度检算、裂缝验算 6.对结构进行裂缝验算及抗浮验算 7.盾构竖井的设计 基本要求设计部分： 1.施工图内容及比例：包括隧道总平面图、纵断面图、管片结构图、管片配筋图、详图若干；图纸数量：3号图不少于4张。 2.设计说明书内容：平纵断面设计、围岩压力的计算、结构内力的计算、配筋计算、强度检算、裂缝检算及抗浮验算、盾构竖井设计说明。计算书数量：60～80页。 参考资料《建筑结构荷载规范》（GB 50009--2010）；《地铁设计规范》（GB50157-2003）；《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；《地下结构设计原理与方法》，李志业编；《地铁与轻轨》，张庆贺编。 周次第1-2周第3-5周第6-8周第9-11周第12-13周第14周第15-18周 应完成的内容准备相关毕业 设计资料，方 案设计，根据 已有资料，绘 出盾构隧道平 纵断面草图。 完成盾构 机选型，管 片选型、进 行横断面 结构初步 设计。 管片基本 尺寸拟定 计算围岩 压力，计 算结构内 力。 对盾构管 片进行配 筋设计及 强度检算、 螺栓检算， 裂缝验算。 完成管片结 构设计，及 盾构竖井结 构设计，完 成设计说明 书及图纸输 出文整。 毕业设 计工程 概预算。 计算书与施 工图修改、 打印、装订， 准备答辩。 指导教师： 职称：年月日系级教学单位审批： 年月日
盾构隧道结构ansys计算方法
一、盾构隧道结构计算模型 1、惯用法(自由圆环变形法) 惯用法的想法早在1960年就提出了，在日本国内得到了广泛的应用。惯用法假设管片环是弯曲刚度均匀的环，不考虑管片接头部分的柔性特征和弯曲刚度下降，管片截面具有同样刚度，并且弯曲刚度均匀的方法。这种方法计算出的管片环变形量偏小，导致在软弱地基中计算出的管片截面内力过小，而在良好地基条件下计算出的内力又过大。地层反力假设仅在水平方向上下45°范围内按三角形规律分布，这种模型可以计算出解析解。 P 0 k δ
2、修正惯用法 在采用惯用法的60年代，怎样评价错缝拼装效应是一个问题。如果错缝拼装管片，可弥补管片接头存在造成的刚度下降。于是，在对带有螺栓接头的管片环进行多次核对研究时，首次引入了η-ξ对错缝拼装的衬砌进行内力计算，即为修正惯用法。该法将衬砌视为具有刚度ηEI的均质圆环，将计算出的弯矩增大即（1+ξ）M，得到管片处的弯矩；将求出的弯矩减少即（1-ξ）M，得到接头处的弯矩。其中η称为弯曲刚度有效率，ξ称为弯矩增加率，它为传递给邻环的弯矩与计算弯矩之比。管片接头由于存在一些铰的作用，所以可以认为弯矩并不是全部经由管片接头传递，其一部分是利用环接头的剪切阻力传递给错缝拼装起来的邻接管片。 隧 道 纵 向 接头传递弯矩示意图
二、管片计算荷载的确定 1、荷载的分类 衬砌设计所考虑的各种荷载，应根据不同的地质条件和设计方法进行假定并根据隧道的用途加以考虑。衬砌设计所考虑的各种荷载见表所示。 衬砌设计荷载分类表
2、计算断面选择 ●埋深最大断面 ●埋深最小断面 ●埋深一般断面 ●水位 3、水土压力计算 对于粘性土层，如西安地铁黄土地层、成都地铁二号线膨胀土地 层等，地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用饱和容重计算。 对于透水性较好的砂性地层，如西安地铁粗砂、中砂地层，成都 地铁卵石土地层等，此时地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用浮容重计算。 水土压力合算与分算，主要影响管片结构侧向荷载。一般水土分算时侧向压力更大。 4、松弛土压力 将垂直土压力作为作用于衬砌顶部的均布荷载来考虑。其大小宜根据隧道的覆土厚度、隧道的断面形式、外径和围岩条件等来决定。考虑长期作用于隧道上的土压力时，如果覆土厚度小于隧道外径，一般不考虑地基的拱效应而采用总覆土压力。但当覆土厚度大于隧道外径时，地基中产生拱效应的可能性比较大，可以考虑在计算时采用松弛土压力，一般采用泰沙基公式计算。
地下建筑结构课程设计-盾构隧道的断面选择及内力计算22222
《地下建筑结构课程设计》 ----软土地区地铁盾构隧道 一、设计资料 如图1所示，为一软土地区地铁盾构隧道的横断面，衬砌外径为6200mm，厚度为350mm，混凝土强度为C55，环向螺栓为5.8级。管片裂缝宽度允许值为0.2mm，接缝张开允许值为3mm。地面超载为20KPa。 图1 隧道计算断面土层分布图
二、设计要求 盾构隧道衬砌的结构计算采用自由变形的弹性均质圆环法并考虑土壤介质侧向弹性抗力来计算圆环内力。试计算衬砌内力，画出内力图，并进行管片配筋计算、隧道抗浮、管片局部抗压、裂缝、接缝张开等验算。 三、计算原则及采用规范 计算原则： （1）设计服务年限100年； （2）工程结构的安全等级按一级考虑； （3）取上覆土层厚度最大的横断面计算； （4）满足施工阶段，正常运营阶段和特殊情况下强度计算要求； （5）接缝变形在接缝防水措施所能适应的范围内； （6）成型管片裂缝宽度不大于0.2mm； （7）隧道最小埋深处需满足抗浮要求； 采用规范： （1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）； （2）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）； （3）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）； （4）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）； （5）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）； （6）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）； （7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）。
《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道 计算书 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 北方工业大学土木工程学院 地空系 2015年5月
盾构隧道计算书内容
盾构隧道计算书内容 全文共四篇示例，供读者参考 第一篇示例： 盾构隧道是一种利用机械设备在地下开挖，并同时进行支护和施 工的工程技术。盾构隧道建设在现代城市建设中扮演着重要的角色， 它可以解决城市交通拥堵问题、改善市民生活质量等多方面问题。在 盾构隧道建设过程中，需要进行详细的计算和设计，以确保工程的安 全和质量。盾构隧道的计算书内容主要包括以下几个方面。 一、地质勘察资料分析和评价 在进行盾构隧道计算书编制之前，首先需要对盾构隧道所在地区 的地质情况进行详细勘察和评价。地质勘察资料的分析是盾构隧道建 设的基础，只有充分了解地质情况，才能做出合理的设计和施工方案。在地质勘察资料分析和评价中，需要考虑地表和地下水的情况、地下 岩土的物理力学性质、地层分布、断裂带情况等多方面因素，以确定 盾构隧道的合理位置、施工方案以及支护措施。 二、盾构隧道结构设计 盾构隧道的结构设计是盾构隧道计算书的核心内容之一。在盾构 隧道的结构设计中，需要考虑盾构机的尺寸和形式、隧道断面的设计、盾构机的推进方式等方面。可以通过有限元分析等计算方法来确定盾 构隧道的结构设计方案，以确保盾构隧道的安全和稳定性。
三、盾构隧道材料使用和工艺技术 盾构隧道计算书还需要考虑盾构隧道施工所需的材料使用和工艺 技术。在盾构隧道建设中，需要使用各种材料来进行隧道的支护和衬砌，还需要结合各种工艺技术来实现盾构隧道的施工。盾构隧道计算 书需要详细说明材料使用和工艺技术的选择原则、施工方法以及质量 控制要求。 四、盾构隧道施工安全和质量控制 盾构隧道计算书还需要考虑盾构隧道施工过程中的安全和质量控制。盾构隧道建设是一项复杂的工程，需要严格控制施工过程中的各 种风险和质量问题。在盾构隧道计算书中，需要详细说明施工过程中 需注意的安全事项、质量控制要求、监测方案等内容，以确保盾构隧 道的安全和质量。 第二篇示例： 盾构隧道是一种常见的地下隧道施工方法，它利用专门设计的盾 构机进行施工，可以用于城市地铁、水利工程、道路隧道等工程中。 盾构隧道计算书是在盾构隧道设计和施工过程中非常重要的文件之一，它记录了详细的工程参数、设计方案、施工工艺、施工步骤等信息， 是盾构隧道施工过程中的重要参考资料。 盾构隧道计算书一般包括以下内容：
盾构隧道设计指导书
第三篇盾构隧道设计指导书 第一章基本情况介绍 我国在城市地下铁道的建设中，因埋深条件、周边环境条件等因素的限制不允许采用明挖法施工时，矿山法暗挖施工是目前应用较多的施工方法，但从已建地下铁道的工程实践上看，因其难于从根本上解决防渗漏水问题、施工工艺复杂、施工期间的安全性和工程进度难于控制等因素，在地下铁道的建设中已受到越来越多的局限。而盾构施工法以其良好的防渗漏水性、施工安全快速、对周围环境的影响极小等优点，在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法之一，在许多场合已成为首选方法。尤其是随着近年国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降，盾构法施工的综合工程造价已接进甚至低于矿山法暗挖施工，特别是在地层条件差、地质情况复杂、地下水位高等情况下盾构法已具明显技术经济优越性。随着我国新一轮城市基础设施大规模建设高潮的到来，地下铁道的建设呈高速增长之势，从长远来看，盾构隧道技术在包括城市地下铁道在内的基础设施建设中应用前景十分广阔。 在世界各国的地下铁道等城市地下基础设施的建设中，与我国一致，即主要采用盾构法、矿山法及明挖法3大系列技术及各种辅助工法。根据日本1991年对东京、大阪等主要城市的统计，在总延长75224米的城市隧道工程中，矿山法的比例占6.1%、盾构法占60.9%、明挖法占33%。在建筑物密集和对周围环境影响限制严格的大城市中，盾构法具有明显的优势。 第二章盾构断面及隧道线型设计 2.1 内空及断面形状 自1869年Greathead 发明圆形回转式盾构机以来，盾构隧道断面的主要形状为圆形。但随着技术的进步，盾构断面的形状出现了半圆形、矩形以及马蹄形等，但一般圆形断面使用得最广泛，成了盾构断面的标准形状。其主要理由如下： ①一般条件下，对外压是坚固； ②施工中，便于盾构机的推进和管片的制作和拼装； ③即使盾构机产生偏转，也对断面利用影响不大。 最近，除单圆断面外，又出现了双圆盾构隧道断面，如日本广岛54号国道系统盾构工程—世界首条双圆盾构工程、名古屋4号线隧道工程、千叶县干线管道建设工程。而我国在上海市轨道交通建设中，也修建了国内第一条杨浦线双圆盾构隧道工程。此外，随着内河及远洋航运事业的发展，在内河、海湾（海峡）通行轮船的吨位和密度越来越大，要求桥下通行的净空越来越高，跨度也越来越大，使修建桥梁的造价及难度大增。同时，受城市规划的限制，不管是修建隧道还是道路桥梁，两岸线路的衔接随着城市的发展更为困难。因此，修建水下大断面盾构隧道跨越江河及海湾（海峡）就成为主要的可选方案，在某些情况下甚至
隧道工程课程设计计算书——优秀
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中南大学隧道工程课程设计 一、原始资料 （一）地质及水文条件 长坞岭隧道穿越地段岩层为石灰岩，地下水不发育。其地貌为一丘陵区，海拔约为450米。详细地质资料示于隧道地质纵断面图中。 （二）路线条件 隧道系一级公路隧道，设计行车速度为80公里/小时,洞门外路堑底宽度约为11米，洞口附近路面标高：进口，～米；出口，～米。 线路坡度及平、纵面见附图。 （三）施工条件 具有一般常用的施工机具及设备,交通方便,原材料供应正常,工期不受控制。 附CAD电子图： 1. 洞口附近地形平面图； 2. 隧道地质纵断面图。
二、设计任务及要求 （一）确定隧道进、出口洞门位置，定出隧道长度；（二）在地形平面图上绘制隧道进口、出口边坡及仰坡开挖线； （三）确定洞身支护结构类型及相应长度，并绘制Ⅲ级围岩地段复合式衬砌横断面图一张； （四）按所给定的地质资料及技术条件选择适当的施工方法，并绘制施工方案横断面分块图及纵断面工序展开图；（五）将设计选定的有关数据分别填入隧道纵断面总布置图的相应栏中，并写出设计说明书一份。
二、设计步骤 （一）确定隧道内轮廓与建筑限界 确定内轮廓线 隧道系一级公路隧道，设计行车速度为80公里/小时,根据《公路隧道设计规范》，选用v=80km/h的标准断面。 该标准断面拱部为单心半圆，侧墙为大半径圆弧，仰拱与侧墙间用小半径圆弧连接。 几何尺寸如下表： 公路等级设计时 速 R1R2R3R4H1H2H’2 一级公路80km/ h 5437931001800200 V=80km/h标准断面示意图：
地表均布超载作用下软土地区既有盾构隧道对地层相对挤压量的计算方法
地表均布超载作用下软土地区既有盾构隧道对地层相对挤压量 的计算方法 黄大维;周顺华;冯青松;刘林芽;徐金辉;涂文博 【摘要】关于地表超载对既有盾构隧道的影响,现有的分析计算理论忽略了既有隧道与地层的相互作用,由此计算得到的盾构隧道周围的附加土压力与实际不符.基于模型试验结果,分析既有盾构隧道与地层的相互作用,提出采用“两状态对比法”分析地表超载作用下盾构隧道对地层的相对挤压状态,并根据盾构隧道与地层的相互作用关系,推导盾构隧道对周围土体的水平和竖向相对挤压量计算公式,为下一步理论计算地表超载导致的隧道周围附加土压力奠定基础.盾构隧道对周围土体的相对挤压分析表明:在地表超载作用下,水平相对挤压量可简化为三角形,水平地层抗力范围约为72°;当隧道穿越土层的竖向压缩量大于隧道的竖向收敛变形时,隧道对地层产生竖向相对挤压,竖向相对挤压量与隧道变形及穿越土层的压缩模量有关. 【期刊名称】《中国铁道科学》 【年(卷),期】2018(039)004 【总页数】8页(P93-100) 【关键词】盾构隧道;地表超载;相对挤压作用;附加土压力;收敛变形 【作者】黄大维;周顺华;冯青松;刘林芽;徐金辉;涂文博 【作者单位】华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环
境振动与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动 与噪声教育部工程研究中心,江西南昌330013;华东交通大学铁路环境振动与噪声 教育部工程研究中心,江西南昌330013 【正文语种】中文 对于软土地区的地铁盾构隧道，从所掌握的现场调研资料分析来看，在施工完成后，虽然可以满足相关规范的要求，但在现有分析计算理论所允许的地表超载(盾构隧 道施工完成后进行地面堆土、堆放材料设备、或其他工程活动导致荷载均称之为地表超载)作用下，极易发生横向变形过大，导致管片接头的张开量明显超限，并由 此引发隧道结构不同程度的破损与渗漏水，可见地表超载是盾构隧道设计过程中必须考虑的一项重要荷载。同时，在运营期，若受到频繁的工程影响，则不可避免地会出现地表超载，因此，地表超载对既有盾构隧道的影响不可忽视。 对于盾构隧道施工完成后的地表超载，《地铁设计规范》[1]建议换算为隧道施工 前对应上覆土层的厚度或地表均布荷载予以考虑。文献[2]针对地面堆载导致上海 饱和软土地层既有盾构隧道变形过大的问题，采用室内模拟试验和数值仿真的方法，分析了既有隧道埋深、地表超载量、超载位置等参数对盾构隧道变形的影响。文献[3]采用数值模拟方法研究了地表超载、侧土压力系数和土体抗力系数对隧道横向 变形发展的影响，分析了隧道横向变形随地表超载的变化发展规律。但现有研究一般只定性地分析地表超载对既有盾构隧道变形的影响[4-6]，难以从机理上解释地 表超载导致既有盾构隧道变形超限的机制。 本文根据1∶10室内模型试验测得的土层沉降及隧道变形，分析地表超载作用下 既有盾构隧道与地层的相互作用，推导地表超载作用下既有盾构隧道与地层相对挤压量的计算公式，为下一步分析地表超载导致既有盾构隧道周围附加土压力的解析
隧道洞门设计计算书
附件三 （隧道工程课程设计） 设计说明书 龙洞隧道洞门设计 龙洞隧道洞身支护设计 起止日期：2012 年12 月17 日至2012 年12 月21 日学生姓名豹哥 班级道桥1001 学号1000000000 成绩 指导教师(签字) 唐老师 包装土木教学部 2012年12月21日
目录 前言 (4) 1.1设计依据以及总体原则 (6) 1.2隧道设计参考规范和资料 (6) 1.2.1执行的标准、规范、规程： (6) 1.2.3隧道建设规模 (7) 1.3隧道工程地质条件 (8) 1.3.1自然地理条件 (8) 1.3.2工程地质条件 (8) 1）第四系更新统（Q p） (8) 2）板溪群五强溪组（P tbnw） (9) 1.4区域地质构造 (9) 1.5地震 (10) 1.6水文地质条件 (10) 1.7不良地质 (11) 1.8地下气体 (11) 1.9工程地质评价 (11) 1.9.1区域地质稳定性评价 (11) 1.9.2隧道工程地质评价 (11) 1.9.3隧道长沙端洞门及边、仰坡稳定性评价 (11) 1.9.4隧道湘潭端洞门及边、仰坡稳定性评价 (12) 1.9.5隧道洞身段围岩稳定性评价 (12)
1.9 .6水文地质评价 (13) 1.10.1结论和建议 (14) 1.10.2隧道平纵面设计 (15) 1.10.3联系道及救援通道 (15) 2隧道洞门设计 (16) 2.1 洞门形式的选择 (16) 2.2 土压力计算 (17) 2.3 洞门稳定性验算 (19) 2.4洞门排水设计图如下： (25) 3洞身支护和二衬设计 (27) 3.1内轮廓的设计 (27) 3.2衬砌的支护设计 (28) 3.2.1初期支护 (28) 3.2.2二次衬砌 (29) 3.3围岩压力的计算 (29) 3.3.1计算断面参数确定 (29) 3.3.2荷载确定 (29) 3.3.3衬砌几何尺寸 (30) 3.4计算位移 (31) 3.4.1单位位移 (32) 3.4.2载位移-主动荷载在基本结构中引起的位移 (32) 3.4.3载位移-单位弹性抗力引起的位移 (35)