盾构区间隧道结构计算书
软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书(1)
软土地区地铁盾构隧道课程设计说明书（共00页）姓名杨均学号 070849导师丁文琪土木工程学院地下建筑与工程系2010年7月1． 设计荷载计算1.1 结构尺寸及地层示意图ϕ=7.2ϕ=8.92q=20kN/m图1-1 结构尺寸及地层示意图如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：mm 43800 50*849+1350h ==灰。
按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。
1.2 隧道外围荷载标准值计算 （1） 自重2/75.835.025m kN g h =⨯==δγ（2）竖向土压若按一般公式：21/95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h ni i i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑=γ 由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ，属深埋隧道。
应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：a 太沙基公式：)tan ()tan (0010]1[tan )/(p ϕϕϕγB hB he q e B c B --⋅+--= 其中：m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=ϕ（加权平均值0007.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕ） 则：2)9.8tan 83.68.48()9.8tan 83.68.48(11/02.18920]1[9.8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =⋅+--=-- b 普氏公式：2012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p mKN B =⨯⨯==ϕγ 取竖向土压为太沙基公式计算值，即：21/02.189p m KN e =。
（3） 拱背土压mkN R c /72.286.7925.2)41(2)41(2G 22=⨯⨯-⨯=⋅-=πγπ。
其中：3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ。
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。
盾构始发托架、反力架计算书
目录一、工程概况 (1)二、反力架计算 (1)2.1 反力架及支撑体系介绍 (1)2.2 反力架受力分析 (4)2.3 反力架验算 (4)三、始发托架计算 (7)3.1 始发托架介绍 (7)3.2 始发托架受力验算 (8)盾构始发托架、反力架计算书一、工程概况本标段包括2站2区间，分别是云梦站、大板站、云梦站～长发站区间、长发站～大板站区间，区间采用盾构法施工。
云梦站～长发站区间，盾构从云梦站始发，沿凤凰大道地下敷设，向东沿陕鼓大道到达长发站小里程端接收。
区间左线隧道长1050.213m，右线隧道长1043.206m；线路平面有二处曲线，曲线半径为1200/450m，洞顶覆土5.4～17.2m，线间距13～15.5m，最大纵坡为14.818‰。
长发站～大板站区间，盾构从长发站和站后暗挖隧道空推通过后，在暗挖隧道端头和车站大里程端二次始发，沿陕鼓大道地下向东行进后，转向东南方向沿迎宾大道地下进行，到达大板站小里程端接收吊出。
区间左线隧道长637.377m，右线隧道长858.852m，区间含一处平曲线，曲线半径为450m，洞顶覆土6.3～13.2m，左右线间距为15～15.6m，线路纵坡为V形坡，最大坡度为22‰。
二、反力架计算2.1 反力架及支撑体系介绍盾构机在始发掘进时，必须借助外置反力架来提供盾构在始发过程中及前阶段的顶进推力。
反力架的结构设计按照安全、适用、经济的原则，其材料的选定是根据盾构机各种设定参数计算出来总的推力并充分考虑了盾构施工现场的实际情况。
反力架采用20mm和30mm厚钢板制作，进行盾构反力架形式的设计时，是以盾构的最大推力及盾构工作井轴线与隧道设计轴线的关系为设计依据。
图2-1-1 反力架钢负环设计图图2-1-2 反力架组装立体示意图反力架设计如图2-1-3、2-1-4所示。
图2-1-3 云梦站反力架设计图图2-1-4 长发暗挖隧道反力架设计图支撑系统由钢反力架、斜撑及负环管片临时衬砌组成。
盾构区间隧道结构计算书
西场站〜西村站〜广州火车站〜草暖公园区间盾构隧道结构计算书一、结构尺寸隧道内径：5400：隧道外径：6000：管片厚度：300mm：管片宽度：1500mm。
二、计算原则选择区间隧道地质条件较差、隧道埋深较大、地面有特殊活载（地面建筑物桩基、铁路线等）等不同地段进行结构计算。
三、汁算模型计算模型采用修正惯用设计法。
考虑管片接头影响，进行刚度折减后按均质圆环进行计算；水平地层抗力按三角形抗力考虑；计算结果考虑管片环间错缝拼装效应的影响进行内力调整。
弯曲刚度有效率n二0.8,弯矩增大系数§二0.3。
计算简图如下图所示。
使用AXSYS程序软件进行结构计算。
■ ・■・"・A-l-A一A-ll・・s j. • ・■-••:•••1 I♦' ■i 1 •[ 亡J 'i i•八*•■r-**i F I•f)•I MTMR 力• • •、SM■ ftV4询氯修正惯用设讣法计算模型计算模型节点划分四、计算荷载荷载分为永久荷载、活载、附加荷载和特殊荷载等四种。
1）永久荷载：管片自重、水土压力、上部建筑物基础产生的荷载。
考虑地层特征采取水土合算或水土分算。
2）活载：地面超载一般按20KN/m2计；有列车通过地段按40KN/m2 ITo3）附加荷载：施工荷载一一盾构千斤顶推力，不均匀注浆压力，相邻隧道施工影响等。
4）特殊荷载：地震力一一按抗震基本烈度为7度汁算，人防荷载按六级人防计算，按动载化为静载计算。
五、内力计算1、一般地段：地质条件较差、埋深较大地段（地面超载20KN/m2）:里程YCK5+990选取地质钻孔为MEZ2-A073。
隧道埋深约33. 9m,地下水位在地面下5. Om。
地层由上至下分别为<l>-7. 3m： <5-l>-39. 2m； <5-2>-20mo隧道所穿过地层为〈5- 2>o 隧道横断面与地层关系如下图所示:<5-1>隧道横断面与地层关系2、列车通过地段：地面超载40KN/m2,里程YCK6+050选取地质钻孔为MEZ2-A166。
盾构衬砌设计计算书
盾构隧道衬砌设计计算书060987李博一、设计资料如图所示，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。
q=20kN/m 2j=7.2j=8.9部分数据地面超载 2/20m kN q =超地层基床系数 2/20000m kN k =衬砌外径 m D 2.60= 衬砌内径 m D 5.5= 管片厚度mm t 350=管片宽度m b 2.1=管片裂缝宽度 允许值 []mm 2.0=v接缝张开允许值 []mm 3=D混凝土抗压强度设计值 MPa f c 1.23= 混凝土抗压强度设计值 MPa f t 89.1= 钢筋抗拉强度 设计值（II 级钢） MPa f y 300=钢筋抗拉强度 设计值（II 级钢） MPa f y 300'= 管片混凝土 保护层厚度 mm a a s s 50'==钢筋抗拉强度 设计值（I 级钢）MPa f y 210= 混凝土弹性模量 27/1045.3m kN E ´=钢筋弹性模量 （II 级钢） 28/100.2m kN E ´=钢M30螺栓有效面积 26.560mm A g = M30螺栓设计强度 MPa R g 210= M30螺栓弹性模量28/101.2m kN E ´=螺栓M30螺栓长度cm l 5.18=螺栓二、荷载计算1、 自重kN R D D g Hh81.1602)(41220=×-=p g p2、 竖向土压力由于隧道上覆土层为灰色淤泥质粉质粘土，地层基床系数2/20000m kN k =，推测应为硬黏性土，且隧道埋深超过隧道半径很多倍，故竖向土压力应按照太沙基公式计算。
衬砌圆环顶部的松弛宽度m D B 73.6)48cot(200=+=jp 地面超载2/20m kN q =超，且H q <g /超，H 为覆土厚度，即56.7m。
软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书
软土地区地铁盾构隧道课程设计说明书（共00页）姓名杨均学号 070849导师丁文琪土木工程学院地下建筑与工程系2010年7月1． 设计荷载计算1.1 结构尺寸及地层示意图ϕ=7.2ϕ=8.92q=20kN/m图1-1 结构尺寸及地层示意图如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：mm 43800 50*849+1350h ==灰。
按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。
1.2 隧道外围荷载标准值计算 （1） 自重2/75.835.025m kN g h =⨯==δγ（2）竖向土压若按一般公式：21/95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h ni i i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑=γ 由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ，属深埋隧道。
应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：a 太沙基公式：)tan ()tan (0010]1[tan )/(p ϕϕϕγB hB he q e B c B --⋅+--= 其中：m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=ϕ（加权平均值0007.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕ） 则：2)9.8tan 83.68.48()9.8tan 83.68.48(11/02.18920]1[9.8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =⋅+--=-- b 普氏公式：2012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p mKN B =⨯⨯==ϕγ 取竖向土压为太沙基公式计算值，即：21/02.189p m KN e =。
（3） 拱背土压mkN R c /72.286.7925.2)41(2)41(2G 22=⨯⨯-⨯=⋅-=πγπ。
其中：3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ。
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。
地铁区间隧道结构设计计算书
地下工程课程设计《地铁区间隧道结构设计计算书》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)2.3 进行荷载组合 (8)2.4 绘出结构受力图 (10)2.5 利用midas gts程序计算结构内力 (10)附录： (15)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，求出荷载大小及分布，画出荷载分布图，同时利用软内力。
具体设计基本资料如下：1、1工程地质条件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。
1、2其他条件其他条件地下水位在地面以下5m处；隧道顶部埋深6m；采用暗挖法施工。
隧道段面为圆形盾构断面。
断面图如下：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6m，位于杂填土、粉土层、细砂层中，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（盾构上部管片）自重b. 地层竖向土压力由于拱顶埋深6 m，则顶上土层有杂填土、粉土，且地下水埋深5m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。
（粉土使用水土合算）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。
(分图层水土合算，砂土层按水土分算)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. 对于隧道侧墙底部水土总压力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。
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西场站～西村站～广州火车站～草暖公园区间盾构
隧道结构计算书
一、结构尺寸
隧道内径：5400；隧道外径：6000；管片厚度：300mm；管片宽度：1500mm。
二、计算原则
选择区间隧道地质条件较差、隧道埋深较大、地面有特殊活载（地面建筑物桩基、铁路线等）等不同地段进行结构计算。
三、计算模型
计算模型采用修正惯用设计法。
考虑管片接头影响，进行刚度折减后按均质圆环进行计算；水平地层抗力按三角形抗力考虑；计算结果考虑管片环间错缝拼装效应的影响进行内力调整。
弯曲刚度有效率η=0.8，弯矩增大系数ξ=0.3。
计算简图如下图所示。
使用ANSYS程序软件进行结构计算。
修正惯用设计法计算模型
计算模型节点划分
四、计算荷载
荷载分为永久荷载、活载、附加荷载和特殊荷载等四种。
1）永久荷载：管片自重、水土压力、上部建筑物基础产生的荷载。
考虑地层特征采取水土合算或水土分算。
2）活载：地面超载一般按20KN/m2计；有列车通过地段按40KN/m2计。
3）附加荷载：施工荷载——盾构千斤顶推力，不均匀注浆压力，相邻隧道施工影响等。
4）特殊荷载：地震力——按抗震基本烈度为7度计算，人防荷载按六级人防计算，按动载化为静载计算。
五、内力计算
1、一般地段：地质条件较差、埋深较大地段（地面超载20KN/m2）：里程YCK5+990
选取地质钻孔为MEZ2-A073。
隧道埋深约33.9m，地下水位在地面下5.0m。
地层由上至下分别为<1>-7.3m；<5-1>-39.2m；<5-2>-20m。
隧道所穿过地层为<5-2>。
隧道横断面与地层关系如下图所示：
隧道横断面与地层关系
2、列车通过地段：地面超载40KN/m2，里程YCK6+050
选取地质钻孔为MEZ2-A166。
隧道埋深约35.5m，地下水位在地面下12.5m。
地层由上至下分别为<1>-8.5m；<5-2>-12.7m；<6>-19.3m；<7>-20m。
隧道所穿过地层为<6>。
隧道横断面与地层关系如下图所示：
隧道横断面与地层关系
3、隧道下穿建筑物地段：里程ZCK5+057
选取地质钻孔为MEZ3-DX-03。
隧道埋深约24.0m，地下水位在地面下4.8m。
地层由上至下分别为<1>-4.7m；<5-1>-1.35m；<5-2>-17.85m；<7>-2.5m；<6>-4.2m；<8>-30m。
隧道所穿过地层为<6>、<8>。
隧道横断面与地层关系如下图所示：
4、内力计算
1）一般地段内力计算
（1）计算荷载
荷载名称垂直荷载
（KN/m2）
水平荷载
（KN/m2）
水平三角形荷载
（KN/m2）
自重
（KN/m2）
水平地基反力
（KN/m2）
大小260.00 150.8 69.600 23.562 160.095 （2）内力计算结果（单位宽度1.0m）
弯矩（KN-m）轴力（KN）（单位宽度1.0m）
（3）配筋结果
管片主筋配置3Φ18+7Φ16（1.5m宽），满足结构强度及裂缝要求（最大裂缝宽度允许值0.2mm）。
2）列车通过地段内力计算
（1）计算荷载
荷载名称垂直荷载
（KN/m2）
水平荷载
（KN/m2）
水平三角形荷载
（KN/m2）
自重
（KN/m2）
水平地基反力
（KN/m2）
大小289.60 162.176 94.827 23.562 168.157 （2）内力计算结果（单位宽度1.0m）
序号角度截面弯矩轴力剪力接头弯矩1 0.0 106.551 704.927 0.000 57.374
弯矩（KN-m）轴力（KN）（单位宽度1.0m）
（3）配筋结果
管片主筋配置3Φ18+7Φ16（1.5m宽），满足结构强度及裂缝要求（最大裂缝宽度允许值0.2mm）。
3）隧道下穿建筑物地段内力计算
（1）计算荷载
荷载名称垂直荷载
（KN/m2）
水平荷载
（KN/m2）
水平三角形荷载
（KN/m2）
自重
（KN/m2）
水平地基反力
（KN/m2）
大小501.0 126.0 98.00 23.562 547.610 （2）内力计算结果（单位宽度1.0m）
序号角度截面弯矩轴力剪力接头弯矩1 0.0 221.341 994.679 0.000 119.183
弯矩（KN-m）轴力（KN）（单位宽度1.0m）
（3）配筋结果
管片主筋配置3Φ25+7Φ22（1.5m宽），满足结构强度及裂缝要求（最大裂缝宽度允许值0.2mm）。
5、配筋统计
名称项目配筋（1.5m
宽）
适用里程范围
一般地
段
3Φ18+7Φ16管片加强配筋地段范围以外的所有区间设计里程范围
管片加强配筋地段3Φ25+7Φ22
(223.0kg/m3)
1.建筑物段：
ZCK5+040～ZCK5+064（24m）
10Φ20
(188.0kg/m3)
ZCK5+269～ZCK5+275（6m）
ZCK5+298～ZCK5+304（6m）
ZCK5+348～ZCK5+354（6m）
2.地铁二号线广州火车站抗拔桩段（考虑地铁五号线火车站。