隧道工程课程设计

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《隧道工程结构设计》课件

《隧道工程结构设计》课件
地铁隧道
用于城市轨道交通,解决人口密集区的交通拥 堵问题。
铁路隧道
用于铁路线路,确保列车平稳运行,提高交通 运输效率。
水下隧道
用于连接两个陆地之间,跨越水域,实现交通 联通。
隧道工程设计的基本原则
1 安全性
确保隧道结构在各种情况 下能够保持稳定,防止塌 方和坍塌。
2 可靠性
设计需要考虑材料使用、 施工工艺和合理布局以确 保结构可靠性。
2 环境保护
设计需要符合环保要求,减少对自然环境的 影响。
3 施工限制
考虑施工过程中的限制条件,确保施工顺利 进行。
4 地震风险
隧道结构需要抵抗地震力,确保在地震发生 时能够安全运行。
隧道结构设计的实例
地铁隧道设计
展示了地铁隧道的设计原则和实 例,包括车站设计和隧道通风系 统。
水下隧道设计
介绍了水下隧道的设计挑战和解 决方案,包括防水设计和材料选 择。
《隧道工程结构设计》 PPT课件
这个PPT课件将介绍隧道工程结构设计的概述,包括隧道的类型和用途,设计 原则,设计步骤,考虑因素,实例以及总结和结论。
隧道工程结构设计的概述
隧道工程结构设计的概述,包括设计的重要性、与隧道工程其他阶段的关联 以及设计过程中需要考虑的因素。
隧道的类型和用途
公路隧道
用于道路交通,提供通行便利,减少路程,增 强交通流量。
3 经济性
在满足安全和可靠性的前 提下,尽量减少工程投入 和运营成本。
隧道结构设计的步骤
1
勘察和评估
对地质条件进行勘察,评估环境和土壤的影响。
2
结构设计
设计隧道的截面形状,墙体结构和支撑系统。
3
施工准备
确定施工方法,制定施工方案,并进行必要的准备工作。

《隧道工程》精品课件第四章 隧道的总体设计

《隧道工程》精品课件第四章 隧道的总体设计

隧道工程
2. 越岭隧道标高选择
在选择越岭隧道标高时,考虑运营条件的改善和通过能力的提高,宜 采用低标高方案,但必须进行地形、地质、施工、运营、经济技术等多种 因素综合比较来确定最优隧道标高。
三、傍山隧道选址
1.傍山隧道在埋深较浅的地段,一定要注意洞身覆盖厚度问题。为保持山体 稳定和避免偏压产生,隧道位置宜往山体内侧靠。 2.河岸存在冲刷现象或河道窄,水流急,冲刷力强的地段,要考虑河岸冲刷 对山体和洞身稳定的影响,隧道位置宜往山体内侧靠一些,有可能时最好设 在稳定的岩层中,如图4.1-2 所示。
隧道工程
公路隧道横断面示意图(单位:m)
隧道工程
由于地质条件的关系,隧道宽度过大则不经济,施工上也增加难度, 因此高速公路、一级公路一般应设计为上下行分离的两座独立隧道。两相 邻隧道最小净距视围岩类别、断面尺寸、施土方法、爆破震动影响等因素 确定,一般情况可按下表的规定选用。
围岩级别
I
最小净距 1.0× B (m)
修道宽度不宜小于1.0m。
隧道工程
1. 建筑限界高度,高速公路、一级公路、二级公路取5.0m;三、四级公 路取4.5m。
2. 当设置检修道或人行道时,不设余宽;当不设置检修道或人行道时,应 设不小于25cm的余宽。
3. 隧道路面横坡,当隧道为单向交通时,应取单面坡;当隧道为双向交通 时,可取双面坡。坡度应根据隧道长度,平、纵线形等因素综合分析确定, 一般可采用1.5﹪~2.0﹪。
隧道工程
隧道工程
第二篇 公路隧道的勘察设计
隧道工程
第 四章 隧道总体设计
★知识目标:
了解隧道选址时主要应考虑哪些问题;熟悉隧道平面、纵断面设计时 应注意的问题;熟悉隧道建筑限界、衬砌内轮廓线、实际开挖线的定义。

曲墙式隧道设计(单圆心算法)

曲墙式隧道设计(单圆心算法)

2
1.隧道断面布置图
本高速公路位于皖南山区, 取设计时速为 Vk 100km / h , 则建筑限界高度 H = 5.0m 。 且 当 Vk 100km / h 时 , 检 修 道 J 的 宽 度 不 宜 小 于 1.00m , 取 J 左 J 右 1.00m ,检修道高度 h=0.5m。设检修道时,不设余宽,即:C=0。取 行车道宽度 W=3.75m×2=7.5m,侧向宽度为: LL LR 1.00m ,建筑限界顶角 宽度为: E L E R 1.00m ,隧道纵坡不应小于 0.3%,不应大于 3%,本处取 2 %。具体建筑限界见图 1.1 所示。
tan ) 488.30
q
e1 306 32.45 198.59 e2 h) 0.306 20 (32.48 7.73) 246.09
综上可得以下结果:
4
围岩级别
埋深类型 超浅埋
时 , 为 浅 埋 , =36 °
=18 °
tan tan
(tan 2 1) tan 1.838 tan tan

tan tan 0.306 tan [1 tan (tan tan ) tan tan ]
hq
q
e 0.4q 0.4 133.474 103.853


259.632 12.98 20
H p 2.5hq 2.5 5.8 32.45
判定埋深类型: 当 H H P 时,为浅埋;当 H H P 时,为深埋。 浅埋分两种情况: ( 1 ) 当
H hq
1
本公路隧道设计等级为分离式单向双车道。由《公路隧道设计规范》 (JTG D70-2004)4.3.2 有:高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立 双洞。对于Ⅲ类围岩,分离式独立双洞间的最小净距为 2.0B,B 为隧道开挖断面 的宽度,本例中为Ⅴ级围岩,衬砌类型为 S5b。 本隧道入口处桩号为:K151+818,出口处桩号为:K151+986,全长 168 米, 为短隧道,不需设紧急停车带。 根据工程地质调查,该段隧道通过地段,节理不发育,埋置较深,围岩稳定 性良好。因围岩条件较好,选隧道断面形式为直墙式,衬砌设计采用曲墙式设计 和计算。 本设计分为四部分,第一部分为隧道断面布置,第二部分为围岩压力计算, 第三部分隧道支护设计,第四部分隧道衬砌计算书。

特色隧道工程设计方案模板

特色隧道工程设计方案模板

特色隧道工程设计方案模板一、工程概况1.1 项目背景(此处简要介绍项目背景,如项目地理位置、建设意义、项目规模等。

)1.2 隧道概述(此处简要介绍隧道的基本情况,如隧道长度、隧道进出口位置、隧道线路走向、隧道断面形式等。

)1.3 地质条件(此处简要介绍隧道所处的地质条件,如地层分布、岩性特征、地质构造、地下水状况等。

)二、隧道设计原则2.1 设计依据(此处列举隧道设计所依据的标准、规范、法规等。

)2.2 设计原则(此处阐述隧道设计的原则,如安全性、可靠性、经济性、环保性、舒适性等。

)三、隧道工程设计内容3.1 隧道主体结构设计(此处详细介绍隧道主体结构的设计,包括隧道断面、衬砌结构、防水排水系统等。

)3.2 隧道附属设施设计(此处详细介绍隧道附属设施的设计,包括通风照明、交通组织、安全防护、监控系统等。

)3.3 隧道施工组织设计(此处详细介绍隧道施工组织设计,包括施工进度计划、施工方法、施工机械配置、质量安全管理等。

)四、隧道工程技术创新4.1 技术创新点(此处列举隧道工程在设计、施工、管理等方面的技术创新点,如新型结构设计、绿色施工技术、智能化管理等。

)4.2 技术创新优势(此处阐述技术创新点在提高工程质量、降低成本、缩短工期等方面的优势。

)五、工程实施保障措施5.1 组织保障(此处阐述项目组织架构、职责分工、人员配置等方面的保障措施。

)5.2 技术保障(此处阐述技术研发、技术创新、技术培训等方面的保障措施。

)5.3 质量安全保障(此处阐述质量安全管理体系、质量控制措施、安全生产等方面的保障措施。

)5.4 环保保障(此处阐述环保措施、绿色施工、节能减排等方面的保障措施。

)六、项目效益分析6.1 经济效益(此处分析项目投资回报、成本控制、经济效益预测等方面的内容。

)6.2 社会效益(此处分析项目对区域经济发展、交通运输改善、民生改善等方面的贡献。

)6.3 环保效益(此处分析项目在节能减排、环境保护、可持续发展等方面的效益。

天际岭隧道工程设计方案

天际岭隧道工程设计方案

天际岭隧道工程设计方案一、项目背景隧道是一种用于交通运输的重要工程设施,它能够有效地缩短通行距离,减少交通拥堵,提高运输效率。

天际岭地处山区,地势险峻,交通条件较差,由于缺乏便捷的通行道路,给当地居民的生活和经济发展带来了诸多不便。

因此,为了改善当地的交通条件,提高居民的出行效率,天际岭隧道工程应运而生。

二、项目规划1. 项目名称:天际岭隧道工程2. 项目位置:天际岭3. 隧道类型:公路隧道4. 隧道长度:2000米5. 隧道设计标准:双向四车道6. 隧道设计速度:80km/h7. 隧道设计寿命:100年三、地质勘察1. 地质条件天际岭地处山区,地势复杂,地质条件较为复杂。

经过详细的地质勘察,发现该地区存在较多的花岗岩、片麻岩、页岩等岩层。

此外,地下水位较高,地表径流较大,需要采取相应措施进行防渗处理。

2. 地质勘察成果根据地质勘察成果,天际岭隧道工程应采取适当的爆破方法,确保施工安全。

在隧道内部,需要采用完善的排水系统和防渗措施,以减少地下水的侵蚀。

四、设计方案1. 隧道线型天际岭隧道采用直线线型,最大坡度不超过5%,减少对驾驶人员的视觉疲劳,提高行驶舒适性。

2. 隧道断面根据交通需求和地质条件,在设计中采用双向四车道设计标准,满足日常通行需求,减少交通拥堵。

3. 隧道结构(1)隧道洞口隧道洞口设置有效的通风设施和照明设备,保障隧道口附近的交通安全。

(2)隧道内部隧道内部设置紧急应急通道、应急照明设施、紧急呼叫设备等,确保隧道内部的安全和顺畅通行。

4. 隧道通风选用轴流风机+排烟风机的通风方式,提高隧道内空气质量,保障行车安全。

5. 隧道排水采用集水井+排水沟的方式进行隧道排水,确保隧道内部不积水,保障行车通畅。

6. 隧道照明选用LED照明设备,降低能耗,提高照明效果,保障隧道内部的亮度。

7. 防火设施设置隧道内灭火器、消防栓等设施,确保万一发生火灾时及时扑灭。

五、施工方案1. 施工方法采用隧道掘进机施工技术,减少对地质的破坏,提高施工效率。

盾构隧道课程设计

盾构隧道课程设计

盾构隧道课程设计引言盾构隧道是一项复杂的工程技术,用于建设地下交通隧道等大型基础设施。

本文将对盾构隧道的课程设计进行全面的探讨,包括设计原则、流程、关键技术等方面。

设计原则盾构隧道的设计需要考虑以下原则:1.安全性:隧道必须达到一定的安全标准,包括结构安全、地质灾害防治等。

2.经济性:设计需要在保证安全的前提下,尽可能节约成本,提高投资回报率。

3.可行性:设计方案必须符合实际施工条件,考虑现有技术和资源供应等因素。

4.环保性:隧道的设计应尽量降低对环境的影响,包括噪音、振动、污染等。

设计流程盾构隧道的设计流程通常包括以下几个阶段:前期调研1.项目背景:了解项目的背景、目标和需求,包括交通状况、城市规划等。

2.地质勘探:进行地质勘探,获取地质和地下水情况等必要数据。

3.隧道路线选择:根据勘探结果和其他条件,选择最佳的隧道路线。

初步设计1.结构设计:根据选定的路线,进行隧道的结构设计,确定隧道的断面形状、尺寸等。

2.施工工艺设计:制定隧道的施工工艺和方案,包括盾构机的选择和使用等。

详细设计1.参数计算:对隧道的结构、地质等参数进行计算和分析,确定设计的合理性和稳定性。

2.材料选择:选择适合的材料用于隧道的建设,包括隧道衬砌、防水材料等。

3.设备选择:对于盾构隧道来说,盾构机是关键设备之一,需要选择适合的盾构机型号和配置。

4.施工图纸:制定详细的施工图纸,包括隧道的剖面、开挖工程、支护结构等。

监理与验收1.施工监理:监督隧道的施工过程,确保施工按照设计要求进行。

2.竣工验收:对隧道的结构、安全等进行验收,判断是否符合设计要求。

关键技术盾构隧道设计过程中需要掌握以下关键技术:1.地质勘探技术:通过地质勘探获取地下地质数据,包括地层厚度、岩土类型、地下水位等。

2.隧道结构设计技术:根据勘探数据和工程要求,确定隧道的结构形式、断面和支护方案等。

3.盾构机技术:盾构机是盾构隧道施工的关键设备,设计需要对盾构机进行选择和配置。

隧道衬砌结构设计课程设计

隧道衬砌结构设计课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解隧道衬砌结构的基本概念、分类和作用;2. 掌握隧道衬砌结构设计的基本原理和方法;3. 了解隧道衬砌结构施工技术及其质量控制措施;4. 了解隧道衬砌结构在工程中的应用及发展趋势。

技能目标:1. 能够分析隧道衬砌结构设计中的主要荷载及其作用机理;2. 能够运用专业知识进行隧道衬砌结构的设计计算;3. 能够根据设计要求,合理选择隧道衬砌结构材料和施工工艺;4. 能够对隧道衬砌结构设计进行合理的优化,提高结构性能和经济效益。

情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱工程专业,增强对隧道工程建设的责任感和使命感;2. 培养学生严谨的科学态度和团队合作精神,提高解决实际问题的能力;3. 增强学生环保意识,让学生认识到隧道衬砌结构设计在资源利用和环境保护方面的重要性;4. 激发学生创新意识,鼓励学生探索隧道衬砌结构设计的新方法和新工艺。

本课程针对高年级土木工程专业学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,明确以上课程目标,旨在使学生在掌握基本理论知识的基础上,提高解决实际工程问题的能力,为将来从事隧道工程设计和管理奠定坚实基础。

通过对课程目标的分解和实现,培养学生成为具有专业知识、实践技能和创新精神的土木工程人才。

二、教学内容1. 隧道衬砌结构基本概念:包括隧道衬砌结构的定义、分类、功能及其在隧道工程中的重要性;参考教材章节:第一章第一节。

2. 隧道衬砌结构设计原理:介绍隧道衬砌结构设计的基本原理、设计方法及主要设计规范;参考教材章节:第二章。

3. 隧道衬砌结构设计计算:详细讲解隧道衬砌结构设计中的荷载分析、内力计算、截面设计等;参考教材章节:第三章。

4. 隧道衬砌结构材料与施工技术:介绍隧道衬砌结构常用材料及其性能要求,探讨施工工艺及质量控制措施;参考教材章节:第四章。

5. 隧道衬砌结构设计实例分析:分析典型隧道衬砌结构设计案例,使学生掌握实际工程设计方法;参考教材章节:第五章。

隧道通风照明课程设计

隧道工程课程设计题目三车道公路隧道规划设计学院专业班级学生姓名学号12 月12 日至12 月16 日共 1 周指导教师(签字)院长(主任)(签字)2016 年12 月16 日目录第1章设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.2 工程概况1.3 隧道工程地质概况第2章隧道总体设计2.1 纵断面设计2.2 横断面设计2.3 隧道设置形式设计第3章隧道主体结构构造设计3.1 洞门设计3.2 衬砌设计第4章隧道通风设计4.1 通风方式的确定4.2 需风量计算4.2.1 CO排放量计算4.2.2稀释CO的需风量4.2.3烟雾排放量计算4.2.4稀释烟雾的需风量4.2.5稀释空气内异味的需风量4.2.6考虑火灾时排烟的需风量4.3 通风计算4.3.1 计算条件4.3.2 隧道内所需升压力4.3.3 通风机所需台数4.3.4 风机布置第5章隧道照明设计5.1 洞外接近段照明5.2 洞内照明5.3 照明计算5.3.1 中间段照明计算5.3.2 入口段照明计算5.3.3 过渡段照明计算5.3.4 出口段照明计算参考文献图纸部分第1章设计原始资料1.1 技术标准及设计标准规范1.1.1 主要技术标准(1)隧道按规定的远期交通量设计,采用分离式单向行驶三车道隧道。

(2)隧道设计车速,隧道几何线形与净空按100km/h 设计,隧道照明设计速度按100km/h 设计。

1.1.2 主要设计标准规范(1)《公路隧道设计规范》JTJ026-90;(2)《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-1999;(3)《公路工程技术标准》JTJ001-97;(4)《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89;(5)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001;(6)《地下工程防水技术规范》GB50108-2001;(7)隧道围岩级别按《公路隧道设计规范》JTJ026-90。

1.2 工程概况隧道位于鄂西南褶皱山区,为分离式单向行驶三车道隧道(上下行分离)。

隧道工程设计

隧道工程设计隧道工程是一种特殊的工程项目,主要用于解决地理条件限制下的交通需求或其他需要自然障碍物穿越的场合。

隧道工程设计的目标是确保隧道的安全、高效和可持续性。

本文将从设计考虑因素、设计步骤和设计技术等方面,探讨隧道工程设计的主要内容。

一、设计考虑因素隧道工程设计需要综合考虑多个因素,包括地质条件、水文条件、交通需求、环境保护等。

首先,地质条件是最为关键的因素之一,包括隧道所经过的岩层、断层、矿床等情况。

地质勘察和岩土力学分析是确保隧道稳定性和安全性的基础。

其次,水文条件也需要充分考虑,如地下水位、水力压力等对隧道的影响。

此外,交通需求和功能要求也是设计的重要参考依据,如隧道的通行能力、行车安全性等。

最后,环境保护也是设计中不可忽视的因素,设计应兼顾隧道周边环境的保护和隧道本身的环境友好性。

二、设计步骤隧道工程设计通常包括以下几个主要步骤:勘察设计、初步设计、施工图设计和监理设计。

首先是勘察设计阶段,通过地质勘察和水文勘察获取相关数据,包括岩土类型、地下水位等,然后进行岩土力学分析和隧道附近环境特征分析,为后续设计提供基础。

其次是初步设计阶段,根据勘察数据和功能要求,制定初步设计方案,并进行隧道的几何设计、结构设计和排水设计等。

第三阶段是施工图设计,根据初步设计方案进行细化,制定施工图纸,并进行材料选择和结构计算等。

最后是监理设计阶段,监督隧道的施工过程,确保施工符合设计要求和质量标准。

三、设计技术隧道工程设计涉及多种技术,其中包括隧道定位技术、遥感技术、地质雷达技术和盾构技术等。

隧道定位技术主要用于确定隧道的具体位置和线路,有效避免地质条件不利影响。

遥感技术利用航空摄影、卫星遥感等手段,获取地理信息和环境数据,为设计提供准确的参考。

地质雷达技术可用于地下水位探测、岩层检测等,提供地质勘察所需的数据。

盾构技术是一种隧道施工技术,通过盾构机进行隧道的成型,提高施工效率和质量。

隧道工程设计是一门复杂而重要的学科,需要设计师综合运用地质、水文、交通等多学科知识,确保隧道的安全性和可持续性。

隧道建模教学设计方案

一、教学目标1. 让学生了解隧道建模的基本原理和流程;2. 培养学生运用隧道建模软件进行隧道结构设计的能力;3. 提高学生解决实际工程问题的能力;4. 增强学生团队协作和沟通能力。

二、教学内容1. 隧道建模的基本原理;2. 隧道建模软件的应用;3. 隧道结构设计;4. 隧道施工技术;5. 隧道运营维护。

三、教学过程1. 理论教学(1)讲解隧道建模的基本原理,包括隧道结构、隧道地质条件、隧道设计规范等;(2)介绍隧道建模软件的应用,如AutoCAD、Revit、Tunneler等;(3)分析隧道结构设计的关键点,如隧道断面设计、隧道支护设计等;(4)讲解隧道施工技术,包括隧道开挖、支护、衬砌等;(5)阐述隧道运营维护的重要性及方法。

2. 实践教学(1)组织学生分组,每组选取一个隧道工程案例进行建模;(2)指导学生使用隧道建模软件进行隧道结构设计,包括隧道断面设计、隧道支护设计等;(3)让学生了解隧道施工过程中的关键技术,如隧道开挖、支护、衬砌等;(4)组织学生进行隧道运营维护方案的讨论,提高学生的团队协作和沟通能力;(5)对学生完成的隧道建模作品进行评审,总结教学成果。

四、教学方法1. 讲授法:系统讲解隧道建模的基本原理、软件应用、隧道结构设计等理论知识;2. 案例分析法:通过分析实际隧道工程案例,让学生了解隧道建模的应用;3. 实践操作法:指导学生使用隧道建模软件进行隧道结构设计,提高学生的实际操作能力;4. 小组讨论法:组织学生分组讨论隧道运营维护方案,提高学生的团队协作和沟通能力。

五、教学评价1. 学生对隧道建模理论知识的掌握程度;2. 学生运用隧道建模软件进行隧道结构设计的能力;3. 学生解决实际工程问题的能力;4. 学生团队协作和沟通能力的提高。

六、教学资源1. 隧道建模教材;2. 隧道建模软件;3. 实际隧道工程案例;4. 教学课件。

通过本教学设计方案的实施,使学生掌握隧道建模的基本原理和流程,提高学生的实际操作能力和解决实际工程问题的能力,为今后从事隧道工程相关工作奠定基础。

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隧道工程课程设计LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】隧道工程课程设计说明书The structural design of the Tunnel作者姓名:专业、班级:道桥班学号:指导教师:设计时间:目录一.课程设计题目 (1)二.隧道的建筑限界 (1)三.隧道的衬砌断面 (1)四.荷载确定 (2)围岩压力计算 (2)围岩水平压力 (3)深埋隧道荷载计算 (3)五.结构设计计算 (4)计算基本假定 (4)内力计算结果 (5)V级围岩配筋计算 (6)偏心受压对称配筋 (7)受弯构件配筋 (8)箍筋配筋计算 (8)强度验算 (8)最小配筋率验算: (10)六.辅助施工措施设计 (10)双侧壁导坑施工方法 (10)开挖方法 (10)施工工序 (11)隧道工程课程设计一.课程设计题目某高速铁路隧道V 级围岩段衬砌结构设计(设计时速350Km/h,隧道埋深127m ,单洞双线)二.隧道的建筑限界隧道的建筑限界根据《铁路隧道设计规范》TB10003-2005有关条文规定,隧道的建筑限界高度H 取,行车道宽度取2⨯,如图所示三.隧道的衬砌断面拟定隧道的衬砌,衬砌材料为C25混凝土,弹性模量Ec=×107kPa ,重度γh=23kN/m3,衬砌厚度取50cm ,如图所示。

四.荷载确定围岩压力计算计算围岩竖向均布压力:10.452s q γω-=⨯式中:s ——围岩类别,此处s=5;γ——围岩容重,此处γ=22KN/m3;ω——跨度影响系数毛洞跨度8.5B m =B =5,0.1B m i >=,此处1(5)10.1(8.55) 1.35i B ω=+-=+⨯-=所以有:40.452 1.359.72h m =⨯⨯= 因是松软围岩,故m H 127m 3.24h 5.2p <== 所以此隧道为深埋隧道。

围岩竖向均布压力10.452s q γω-=⨯=×1-52×22×=围岩水平压力围岩水平均布压力:()m 106.92)KN/~(64.1550.0~30.0e ==q 取其平均值 m KN q e /54.85=⋅=λ 深埋隧道荷载计算(1)作用在支护结构上的垂直压力由于q ph H H <<,为便于计算,假定岩土体中形成的破裂面是一条与水平成β角的斜直线,如图所示。

EFGH 岩土体下沉,带动两侧三棱体(图中FDB 和ECA )下沉,整个岩土体ABDC 下沉时,又要受到未扰动岩土体的阻力;斜直线AC 或BD 是假定的破裂面,分析时考虑内聚力c ,并采用了计算摩擦角c ϕ;另一滑面FH 或EG 则并非破裂面,因此,滑面阻力要小于破裂面的阻力。

该滑面的摩擦系数θ为度。

查询铁路隧道设计相关规范,取计算摩擦角040c ϕ=。

深埋隧道荷载计算简图如上图所示,隧道上覆岩体EFGH 的重力为W ,两侧三棱岩体FDB 或ECA 的重力为1W ,未扰动岩体整个滑动土体的阻力为F ,当EFHG 下沉,两侧受到阻力T 或'T ,作用于HG 面上的垂直压力总值Q 浅为:'22sin Q W T W T =-=-浅(2-4)其中,三棱体自重为:112tan h W hγβ=(2-5)式中:h 为坑道底部到地面的距离(m);β为破裂面与水平的交角(°)。

由图据正弦定理可得1sin()sin[90()]T W βϕβϕθ-=︒--+(2-6)由于GC 、HD 与EG 、EF 相比往往较小,而且衬砌与岩土体之间的摩擦角也不同,当中间土块下滑时,由FH 及EG 面传递,考虑压力稍大些对设计的结构也偏于安全,因此,摩阻力不计隧道部分而只计洞顶部分,在计算中用H 代替h ,有:tan tan c βϕ=+(2-7)tan tan 0.397tan [1tan (tan tan )tan tan ]cc c βϕββϕθϕθλ-=+-+=(2-8)2(1tan )218.80/ttQ H q H KN mB B γλθ==-=浅浅 (2-9)埋深为127m 时,土压力值为m2。

式中: λ——侧压力系数;tB ——坑道宽度(m );c ϕ——围岩的计算摩擦角(°);q 浅——作用在支护结构上的均布荷载(kN/m2)。

(2)作用在支护结构两侧的水平侧压力Ⅴ级围岩荷载分布如下图所示。

作用在支护结构上的均布荷载五.结构设计计算计算基本假定因隧道是一个狭长的建筑物,纵向很长,横向相对尺寸较小。

隧道计算取每延米作为计算模型,此类问题可以看作平面应变问题来近似处理。

考虑围岩与结构的共同作用,采用荷载结构模型。

隧道计算采用荷载结构模式按有限杆单元,采用MIDAS/GTS 进行计算分析。

基本假定:假定所有衬砌均为小变形弹性梁,把衬砌为离散足够多个等厚度梁单元。

用布置于各节点上的弹簧单元来模拟围岩与初期支护、衬砌的相互约束;假定弹簧不承受拉力,即不计围岩与衬砌间的粘结力;弹簧受压时的反力即为围岩对衬砌的弹性抗力。

假定初期支护与主体结构之间只传递径向压力。

考虑到在非均匀分布的径向荷载作用下,衬砌结构一部分将发生向着围岩方向的变形,而地层具有一定的刚度,会对衬砌结构产生被动的弹性抗力,设计计算时采用弹性地基梁单元模拟。

内力计算结果计算荷载基本组合:结构自重+围岩压力,为了计算保证计算的可靠性,采用MIDAS/GTS 进行计算。

Midas/GTS 计算结果如下:MIDAS/GTS 计算弯矩图 MIDAS/GTS 计算轴力图 MIDAS 计算内力表由内力图可知,结构所受弯矩为m ,对应轴力为。

V 级围岩配筋计算整个断面存在正负相反方向的弯矩,又弯矩较大,按偏心受压对称配筋和受弯构件配筋分别进行计算。

偏心受压对称配筋根据Midas 计算结果进行结构配筋计算,取弯矩m ,对应轴力为最不利截面控制内力。

衬砌混凝土采用C25,钢筋采用HRB335,由混凝土和钢筋等级查表知系数1 1.0α=,0.8β=,界限受压区高度0.55b ξ=。

按双面对称配筋进行计算。

有效高度:050050450h mm =-= 偏心距:0293.843*10001437.5204.416M e mm N ===附加偏心距:20a e mm=初始偏心距:0224.4i a e e e mm =+= 修正系数:10.50.510100010.51.739 1.01437.516c f A N ζ⨯⨯⨯⨯===≥,取1 1.0ζ=。

02.015l h=<, 所以取2 1.0ζ= 偏心距增大系数:01.0057224.4225.6790.3135i e h mm η=⨯=≥=,所以可先按大偏心受压情况计算。

0143.70.3190.55450b x h ξξ===<=,故假定按照大偏心受压是正确的。

钢筋截面面积:()10202550.35c s s y s x Ne f bx h A A mm f h a α⎛⎫-- ⎪⎝⎭'===''- 最小配筋截面面积:2min min 00.0021000450900s A bh mm ρ==⨯⨯=,故按最小配筋率配筋,选取320的Ⅱ级钢筋,实际配筋面积为2942s A mm=实际。

受弯构件配筋计算配筋过程10.1570.55ξ==<,满足要求故:选用622的Ⅱ级钢筋,实际配筋面积为22281s A mm =实。

箍筋配筋计算对于箍筋,0max max0.07186.971,4.2112a R bh Q KN Q ==>,因此只需按照构造配箍,选用12@200(纵方向)和10@250(横断面)。

强度验算为了保证衬砌结构强度的安全性,需要在算出结构内力之后进行强度验算。

目前我国国内公路隧道设计规范规定,隧道衬砌和明洞按破坏阶段验算构件截面强度。

即根据混凝土和石砌材料的极限强度,计算出偏心受压构件的极限承载力,与构件实际内力相比较,计算出截面的抗压(或抗拉)强度安全系数K 。

检查是否满足规范所要求的数值,即:式中:jxN ——截面的极限承载能力;N ——截面的实际内力(轴向力);gfK ——规范所规定的强度安全系数。

当h N M e 2.0≤=时,由抗压强度控制,当h N M e 2.0≥=时,截面由抗拉强度控制,即: 其中:ϕ——构件纵向系数,隧道衬砌取1;a R ——混凝土极限抗压强度;l R ——混凝土极限抗拉强度;α——轴力的偏心影响系数,按以下经验公式确定:b ——截面宽度,取1m ; h ——截面厚度;钢筋混凝土结构的强度安全系数在计算永久荷载加基本可变荷载时取(受压)或(受拉)。

在计算安全系数时,弯矩和轴力只取大小,即全是正值。

最小配筋率验算: 取50s a mm=,有()()9420.02092%100050050s s A b h a ρ===>⨯-⨯-满足规范要求.六.辅助施工措施设计双侧壁导坑法采用双侧壁导坑法进行开挖,双侧壁导坑法是将隧道断面分成左右两个侧壁导坑和上下台阶四大部分开挖。

双侧壁导坑施工方法双侧壁导坑法又称眼睛工法,在软弱围岩中,当隧道跨度更大或因环境要求,对地表沉陷需严格控制时,可考虑采用双侧壁导坑法。

现场实测表明,双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为断台阶法的1|2。

导坑尺寸拟定的原则同前,但原则不宜超过断面最大宽度的三分之一。

左右侧壁导坑应错开开挖,以避免在同一断面上同时开挖而不利于围岩稳定,错开的距离根据后行导坑引起的围岩应力重分布不影响已成导坑的原则确定,亦可工程类比之,一般去7-10m 。

开挖方法双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多一点,对围岩的扰动次数增加,且初期支护全断面闭合的时间延长,但每个分块都是在开挖之后立即闭合对的,所以在施工期间变形几乎不发展。

该施工方法安全,但进度慢,成本高。

双侧壁导坑预留核心土法施工工序图 施工工序①开挖一侧导坑,及时将初期围护闭合。

②相隔一段距离后开挖另一侧导坑,将初期围护闭合。

③开挖上部核心土,施做拱部初期支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初期支护上。

④开挖下台阶,施做底部的初期支护,是初期支护全断面闭合。

⑤拆除导坑临空部分的初期支护。

⑥待隧道周边变形基本稳定后,施做二次模注混凝土衬砌。

裂缝宽度验算经验算所有的裂缝宽度均满足《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)要求。

主要参考文献:[1]JTG D70-2004. 公路隧道设计规范.北京: 人民交通出版社, 2004[2]钱东升.公路隧道施工技术. 北京:人民交通出版社,2003[3]黄成光.公路隧道施工. 北京:人民交通出版社,2001[4]朱汉华,尚岳全.公路隧道设计与施工新法. 北京:人民交通出版社,2002[5]朱永权,宋玉香.隧道工程.北京:中国铁道出版社,2007[6]黄成光.隧道工程.北京:人民交通出版社,2008[7]章元爱.TBM隧道围岩稳定和支护结构受力特性研究.北京:铁道科学研究院,2006[8]戴旭光.新奥法在软弱围岩隧道施工中的应用. 浙江水利科技,2008[9]朱汉华,杨建辉,尚岳全.隧道新奥法原理与发展.隧道建设,2008[10]张洋.隧道工程软弱围岩大变形控制体系研究.成都:西南交通大学,2006。

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