隧道结构力学计算课程设计
隧道工程课程设计计算书
目录一基本资料 (1)二荷载确定 (1)2.1围岩竖向均布压力 (1)2.2围岩水平均布力 (2)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 (3)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 (4)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)σ=）分别产生的衬砌内力 (13)六计算主动荷载和被动荷载（1h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） (18)9.3墙低（截面8）偏心检查 (18)十内力图 (18)一 基本资料高速公路隧道，结构断面如图1所示，围岩级别为V 级，容重318kN/m ϒ=，围岩的弹性抗力系数630.1510kN /K m =⨯，衬砌材料C20混凝土，弹性模量72.9510kPa h E =⨯，容重323kN/m ϒ=。
图1 衬砌结构断面二 荷载确定2.1 围岩竖向均布压力： 10.452s q ωγ-=⨯式中：s ——围岩级别，此处s=5;ϒ——围岩容重，此处ϒ=18kN/㎡；ω——跨度影响系数，ω=1+i(B m -5)，毛洞跨度B m =12.30m ，B m =5~15时，i=0.1，此处: ω=1+0.1×（12.3-5）=1.73所以，有：510.45218 1.73224.208q 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，故对围岩压力进行折减，对于本隧道按照50%折减，即q 50%0.5224.208112.104q kPa =⨯=⨯=2.2 围岩水平均布力：e =0.4×q=0.4×112.104=44.8416kPa三 衬砌几何要素3.1衬砌几何尺寸内轮廓半径 r 1=5.7m ，r 2=8.2m ；内径r 1 、r 2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角1ϕ=90°，2ϕ=101.6°； 截面厚度d=0.45m 。
盾构隧道课程设计计算书
盾构隧道课程设计计算书一、课程目标知识目标：1. 让学生理解盾构隧道的概念、分类及构造，掌握其基本工作原理；2. 使学生掌握盾构隧道设计的基本流程、参数计算及施工技术；3. 引导学生了解盾构隧道工程中的常见问题及解决方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行盾构隧道设计计算的能力；2. 提高学生分析盾构隧道工程问题、提出解决方案的能力；3. 培养学生团队合作精神，提高沟通协调能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对盾构隧道工程的兴趣，激发学生探究精神；2. 引导学生关注盾构隧道工程的社会价值，增强学生的社会责任感；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。
课程性质：本课程为工程专业课程，以盾构隧道设计计算为核心内容，强调理论与实践相结合。
学生特点：学生已具备一定的基础理论知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论，提高实践操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。
二、教学内容1. 盾构隧道概述：介绍盾构隧道的定义、发展历程、分类及适用范围；教材章节：第一章第一节2. 盾构隧道构造与工作原理：分析盾构隧道的构造、工作原理及主要性能参数；教材章节：第一章第二节3. 盾构隧道设计计算：讲解盾构隧道设计的基本流程、参数计算及设计要点；教材章节：第二章4. 盾构隧道施工技术：介绍盾构隧道施工工艺、施工组织与管理；教材章节：第三章5. 盾构隧道工程案例分析：分析典型盾构隧道工程案例，总结经验教训；教材章节：第四章6. 盾构隧道工程问题及解决方法：探讨盾构隧道工程中常见问题及解决策略；教材章节：第五章7. 实践教学环节：组织学生进行盾构隧道设计计算练习，提高实际操作能力；教材章节：第六章教学内容安排与进度：本课程共计16学时，教学内容按以上七个部分进行安排，每个部分分配2学时，理论与实践相结合，确保学生充分掌握盾构隧道的设计计算和施工技术。
隧道课程设计-公路隧道结构设计与计算
隧道工程课程设计设计题目：公路隧道结构设计与计算1课程设计任务书1.1目的和要求1、课程设计是《隧道工程》课程教学的重要实践性环节，是使学生熟练掌握隧道设计计算原理和计算方法的重要内容。
要求每个学生高度重视，必须认真按时完成。
1.2 时间安排根据高等学校土木工程专业《隧道工程》课程教学大纲要求：本课程安排一周的课程设计，采取集中进行的方式。
按照本学期本课程教学的实际教学情况，对课程设计工作做如下安排：1、根据教学进度，将课程设计任务布置给学生；2、学生在学期的第二周内完成课程设计内容；3、课程设计计算书完成后，在第三周交任课老师1.3 课程设计题目及资料1、课程设计题目：公路隧道结构设计与计算某高速公路隧道（双向四车道，隧道长：250m）通过Ⅲ级围岩，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=24KN/m3，计算摩擦角ф=45 ,采用钻爆法施工。
要求按高速公路设计速度100km/h 考虑公路隧道建筑限界的横断面：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) 按规范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。
2、参考资料：（1）中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》JTG D70-2004,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规范》JTGD62-2004,人民交通出版社，2004年；（3）夏永旭编著《隧道结构力学计算》，人民交通出版社，2004年；（4）有关《隧道工程》教材；（5）有关隧道设计图纸；（6）公路隧道、世界隧道、岩石力学与工程学报等期刊。
1.4 课程设计做法指导1、根据题目要求，按照《公路隧道设计规范》JTG D70-2004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04年发布的《公路隧道设计规范》JTG D70-2004确定隧道围岩竖向压力和水平压力；4、隧道结构内力计算，要求写出计算过程，并画出内力图；5、每位学生提交的课程设计成果（计算书）：（1）按上述要求进行的计算过程和计算结果；（2）按比例绘制的隧道结构设计图纸一张（包括隧道横断面图、断面配筋图、支护设计图）。
隧道结构力学计算第二版课程设计
隧道结构力学计算第二版课程设计一、设计背景隧道建设是现代城市发展的重要组成部分，其安全性和稳定性对人们生活和财产安全有着重要的影响。
在现代隧道工程中，使用计算机辅助设计和分析，已经成为不可或缺的工具。
掌握隧道结构力学计算方法，是隧道工程师必备的基本技能之一。
二、设计目标本课程设计主要目标是帮助学生掌握隧道结构力学计算的基本方法和技巧，了解隧道结构的受力机理和破坏机理，能够独立完成隧道结构的分析和设计计算。
三、设计内容1. 隧道结构受力分析1.1 隧道结构基本概念1.2 隧道结构荷载分析1.3 隧道结构受力计算方法2. 隧道结构设计计算2.1 隧道结构设计的基本原则2.2 隧道结构设计计算的基本步骤2.3 隧道结构设计中的重要问题3. 隧道结构施工过程中的力学计算3.1 隧道结构施工中的力学问题3.2 隧道结构施工过程中的力学计算方法3.3 隧道结构施工中需要注意的问题四、设计实施4.1 设计工具的选择本课程设计将使用MATLAB和ANSYS两种工具进行隧道结构力学计算和分析。
对于MATLAB，我们将使用其编程和计算功能进行力学计算；对于ANSYS，我们将使用其有限元分析功能进行结构分析。
4.2 设计步骤本课程设计将按照以下步骤进行：步骤一：选择隧道结构模型根据课程要求，选择一个隧道结构模型进行力学分析和计算。
步骤二：进行荷载分析根据隧道结构的实际情况，进行荷载分析，确定模型的受力情况。
步骤三：进行力学计算利用MATLAB编程和ANSYS有限元分析功能，进行隧道结构力学计算。
步骤四：检验分析结果对力学计算结果进行检验，判断分析结果是否合理。
步骤五：优化设计方案对于分析结果存在问题的隧道结构，进行优化设计方案，提出更加合理的设计方案。
步骤六：上传报告将课程设计报告上传课程平台，完成任务。
五、设计总结本课程设计旨在帮助学生掌握隧道结构力学计算方法，对于实际隧道工程具有重要的指导意义。
通过本课程设计的学习，不仅可以提高学生的理论水平，更可以培养学生的实践能力和创新能力。
隧道结构计算的结构力学法
9.隧道衬砌结结构计算的矩阵位移法计算步骤：(1)计算衬砌单元刚度位移矩阵(2)计算链杆刚度 (3)计算墙底支座的刚度矩阵(4)集成总体刚度矩阵，并计算各元素值(5)消去已知位移(6)计算节点位 移(7)计算单元节点力。
7.外荷载产生的位移μhp和直墙拱的结构计算:(1)由弹性地基梁公式,计算系数μ1，β1，μ2， β2(墙顶位移)(2)由主动荷载及单位弹性抗力所产生的h点位移计算单位弹性抗力所产生的位移μhσ(3) 由μhp和μhσ求得弹性抗力σh(4)根据任一截面i处的内力表达式得拱的截面内力(5)求出直梁的内力(6) 校核。
10.拱形直墙计算模型：拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱，拱圈弹性抗力假定为二次抛物线分 布，边墙视为弹性地基梁，全部抗力由文壳勒假设确定。
11.弹性地基梁分类：对于弹性地基梁按其相对长度al不同，可分为以下三种情况：当 1≤al≤2.75，认为是短梁，即梁的一端受力和变形会影响到另一端。当al≥2.75，认为是长梁，即 梁的一端受力和变形不会影响到另一端。当al≤1，认为是绝对刚性梁，即整个梁只产生平动和 转动。
14.矩阵力法和位移法的区别：力法：柔度方程：力;位移法：刚度方程：位移。计算衬砌 结构的单元有三种：一是模拟衬砌结构偏心受压的衬砌单元;二是模拟围岩约束衬砌自由变形 的链杆单元;三是模拟墙底地层约束墙脚变形的弹性支座单元。
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隧道设计计算书
《地下结构课程设计》任务书—-地铁区间隧道结构设计学校:北京交通大学学院:土木建筑工程学院姓名：李俊学号：11231214班级：土木1108班指导教师：贺少辉、孙晓静目录一.设计任务 (3)1.1 工程地质条件 (3)1.2 其他条件 (3)二.设计过程 (5)2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋 (5)2.2 计算作用在结构上的荷载 (5)2.2.1永久荷载 (5)2.2.2可变荷载 (7)2.3 进行荷载组合 ........................................................................ 错误!未定义书签。
2.3.1承载能力极限状态 ................................................................... 错误!未定义书签。
2.3.2正常使用极限状态 (7)2.4 绘出结构受力图 (8)2.5 利用midas程序计算结构内力 (8)2.5.1 midas程序建模过程 92.5.2 绘制内力分析图 11三. 结构配筋计算 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
3.1 基本条件 11 3.1 顶板配筋计算 (15)3.2 侧板配筋计算 (18)3.3 底板配筋计算 (20)四.最终配筋： (23)五.参考资料22六、设计总结 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
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。
隧道工程课程设计计算书
隧道工程课程设计计算书设计参数：-隧道长度：2000m-隧道净宽：10m-隧道净高：6m-土体密度：18.5kN/m3-土体内摩擦角：30°-地下水位：5m-隧道内地下水位：2m-土体内抗剪强度参数：φ=30°计算步骤：1.计算隧道内各个断面的相对稳定性；2.计算隧道支护结构的尺寸和索力；3.计算隧道开挖的顺序和土体的应力状态；4.计算隧道的变位量和不同支护结构的变形量；5.计算隧道内构筑物的稳定性；6.计算隧道坍塌和局部沉降的可能性。
1.相对稳定性计算：计算隧道内两个断面的相对稳定性，以确定隧道开挖顺序和施工方法。
首先计算土体的自重应力，然后计算水压力和隧道开挖导致的土体应力变化。
根据土体内摩擦角和土体内抗剪强度参数，计算土体的剪应力和相对稳定性。
2.支护结构的尺寸和索力计算：根据隧道净高和净宽，计算隧道内的支护结构的尺寸和索力。
使用经验公式或数值模拟方法计算支护结构的索力。
3.土体的应力状态计算：根据施工顺序和隧道支护结构的施工过程，计算隧道开挖时土体的应力状态。
包括计算土体的剪应力和轴向应力。
4.隧道的变位量和变形计算：根据土体的应力状态和支护结构的尺寸和索力，计算隧道开挖时的变位量。
使用弹塑性模型计算不同支护结构的变形量。
5.隧道内构筑物的稳定性计算：根据土体的应力状态和支护结构的尺寸和索力，计算隧道内构筑物的稳定性。
包括计算构筑物的动力稳定性和长期稳定性。
6.隧道坍塌和局部沉降的可能性计算：根据土体的应力状态和支护结构的尺寸和索力，计算隧道开挖过程中的坍塌和局部沉降的可能性。
通过计算应力集中和土体塑性区域的发展，评估土体失稳的可能性。
以上是隧道工程课程设计计算书的主要内容，涉及隧道设计的各个方面。
通过对土体的力学性质、支护结构的尺寸和索力以及隧道开挖过程中土体应力状态的计算，可以确定隧道的稳定性和施工方法。
建筑隧道工程课程设计计算书
建筑隧道工程课程设计计算书1. 引言本文档是针对建筑隧道工程课程设计所进行的计算书，旨在对隧道相关工程进行计算和设计。
本文档将主要包括隧道设计的几个关键方面，包括设计参数、计算方法和结果等。
2. 设计参数2.1 隧道尺寸根据实际情况和需求，我们确定了以下隧道尺寸参数：- 隧道长度：1000米- 隧道宽度：10米- 隧道高度：5米2.2 地质参数在进行隧道设计时，地质情况是非常重要的考虑因素。
根据我们的勘探和分析，我们得出以下地质参数：- 岩石密度：2.6g/cm^3- 岩石强度：20MPa- 地表水位：10米3. 计算方法3.1 隧道稳定性计算为确保隧道的稳定性，我们将进行以下计算：1. 地应力计算：根据均布荷载的原理，我们可以计算出地应力分布情况。
2. 开挖承载力计算：通过土力学原理，我们计算开挖过程中土体的承载力，并评估隧道的稳定性。
3.2 地下水渗流计算地下水渗流对隧道工程有重要影响，我们将进行以下计算：1. 渗流方程求解：根据达西定律和渗流方程，我们可以计算地下水渗流的强度和方向。
2. 渗流线计算：通过计算渗流线的分布，我们可以评估地下水流向和影响范围。
4. 计算结果4.1 隧道稳定性计算结果根据隧道稳定性计算，我们得出以下结果：- 地应力分布图将地应力分布图绘制在图表中，以展示隧道的稳定性情况。
- 开挖承载力计算结果通过计算开挖过程中土体的承载力，我们可以评估隧道的稳定性和可行性。
4.2 地下水渗流计算结果根据地下水渗流计算，我们得出以下结果：- 渗流强度分布图将地下水渗流强度分布图绘制在图表中，以展示地下水的渗流情况。
- 渗流线分布图通过计算渗流线的分布，我们可以评估地下水流向和影响范围。
5. 结论通过本次建筑隧道工程课程设计的计算和设计过程，我们得出了隧道稳定性和地下水渗流的相关计算结果。
这些结果将为隧道工程的设计和施工提供重要的参考依据。
在实际工程中，需要根据具体情况进行进一步的优化和调整，以确保隧道的稳定性和安全性。
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隧道结构力学计算课程设计
课程设计背景
作为土木工程领域重要的组成部分，隧道结构在工程实践中应用较为广泛。
在隧道结构设计中，力学计算是非常关键的一步。
因此，为了使学生能够深入理解隧道结构的力学计算，提高学生的设计能力，本次课程设计旨在让学生完成隧道结构的静力计算和动力反应计算。
课程设计要求
本次课程设计的主要目的是使学生掌握隧道结构的力学计算方法，具体要求如下：
1.掌握静力计算方法，能够计算隧道结构的尺寸和内力；
2.掌握动力反应计算方法，能够计算隧道结构在受到地震等外部载荷时
的响应。
设计方案
本课程设计分为两个阶段：静力计算和动力反应计算。
分别介绍如下。
静力计算
在隧道结构的静力计算中，学生需要根据题目给出的隧道结构的尺寸和荷载，计算出隧道内部的应力、弯矩和剪力等内力，并对其进行分析和比较。
具体步骤如下：
1.建立隧道结构的静力计算模型；
2.根据已知的荷载和尺寸，计算出隧道结构的内力分布；
3.对内力分布进行分析和比较，找出最危险的截面。
动力反应计算
在隧道结构的动力反应计算中，学生需要根据题目给出的地震参数和隧道结构的尺寸及材料参数，计算出隧道结构在地震载荷下的动态响应。
具体步骤如下：
1.建立隧道结构的地震动力学模型；
2.根据已知的地震参数和隧道结构的尺寸及材料参数，计算出隧道结构
的动态响应；
3.分析隧道结构在地震载荷下的响应情况，判断其安全性。
以上两个部分的具体内容和步骤将在课时中进行介绍和演示。
课程设计意义
本次课程设计对学生具有以下意义：
1.通过本次课程设计的学习，学生能够深入理解隧道结构的力学计算方
法，提高学生的设计能力；
2.本次课程设计的内容具有实用性和可操作性，能够让学生在实践中积
累经验、提高能力；
3.通过本次课程设计，学生能够掌握计算软件的基本使用方法，增强自
己的计算机应用技能。
结束语
本次课程设计将有助于学生深入了解隧道结构的力学计算方法，提高其设计能力和实践能力，为日后从事土木工程相关领域工作打下坚实的基础。