地铁区间隧道结构设计计算书
城市轨道交通地下区间隧道结构设计计算书
城市轨道交通地下区间隧道结构设计计算书1 工程概况 (1)1.1工程场地地层特征 (1)2.2 工程水文特征 (1)2 结构设计 (2)2.1城市轨道交通地下工程类型 (2)2.2 选定施工方法 (2)2.3 隧道断面设计 (3)3 结构计算 (3)3.1荷载计算模式 (3)3.2 荷载计算方法 (4)3.3 围岩压力的计算 (6)3.4 衬砌内力计算 (7)3.5 衬砌强度检算及配筋 (9)3.5.1 强度检算原理 (9)3.5.2 强度检算及配筋 (11)3.5.3 配筋结果 (13)3.6 区间隧道复合式衬砌设计参数 (13)4 小结 (14)1 工程概况1.1工程场地地层特征场地的地层上而下划分为6层，各层特征及描述如表1-1，强度参数如表1-2。
2.2 工程水文特征地下水主要赋存于卵石层中，属兰州断陷盆地松散岩类孔隙性潜水，是兰州市的主要水源地。
水位埋深10.0m，水位具有由北西向南东缓慢降低的趋势，水位变化幅度一般2.0m-3.0m。
表1-1 地层特征表表1-2 岩土抗剪强度指标建议值表2 结构设计2.1城市轨道交通地下工程类型根据设计任务书要求，本次设计城市轨道交通地下工程的结构类型选取地下区间隧道。
2.2 选定施工方法在隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素。
因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，在保证围岩稳定或减少对围岩扰动的前提下，采用恰当的开挖方法。
在本地下区间隧道的施工方法选取过程中，按照“安全、可靠、经济、适用”的原则，根据本工程的实际地质情况确定使用暗挖法施工。
由于地层中主要是黄土，细砂、中砂、卵石，而且地下水较发育，岩体松散，透水，工程地质条件较差，确定该工程所处地质条件为V级围岩，故开挖时架立临时支撑，设置临时仰拱，采用暗挖法中较为安全的交叉中隔壁法(CRD法)。
交叉中隔壁法(CRD法)水平方向分两部，上下分三部开挖。
【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Abstractcity 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目录第6章管片配筋及验算 ..................................................... 错误!未定义书签。
软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书
图2-2轴力分布图（受压KN）
图2-3剪力分布图（KN）
3．标准管片(B)配筋计算
3.1截面及内力确定
由上述内力计算，取80截面处内力进行内力计算。根据修正惯用法中的η-ξ法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取圆环整体刚度为：
而管片的内力：
3.2环向钢筋计算
假设为大偏心构件。
剪跨比：
故取 。
矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件斜截面抗剪承载力：
其中：
ft——混凝土抗拉强度（1.89N/mm2）
fyv——钢筋抗剪承载力（HPB235级，210N/mm2）
Nc——轴向压力（要求 ）
检验轴压力上限：
又由：
既不需要计算配箍，按构造要求即可。
根据《混凝土结构基本原理》中所述构造要求，选配四肢箍A8@200。
-68.06
5.49
23.61
40.92
180
M/KNm
1712.65
-1538.06
-130.20
-15.09
39.58
68.88
180
N/KN
0.00
2103.33
209.85
15.33
5.12
2333.62
180
Q/KN
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
内力（红色线条）分布图如下：
4．基本使用阶段验算
4.1抗浮验算
盾构隧道位于含地下水的土层中时受到地下水的浮力作用，故需验算隧道的抗浮稳定性，用抗浮系数：
其中：
G/——隧道自重
G——拱背土压力
P——垂直荷载
Rj——井壁与土壤间摩擦力
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。
矿山法之区间隧道主体结构计算书
矿山法之区间隧道主体结构计算书工程项目：成都地铁5号线一、二期工程PROJECT TITLE子项名称：中医大省医院～青羊宫区间矿山法隧道计算SUBTITLE专业：结构SPECIALITY设计阶段：施工图DESIGN PHASE计算人：CALCULATED BY校对人：PROOFREADED BY专业负责人：SUBJ ENGNEER审核：AUDITED BY审定：APPROVED BY中铁第一勘察设计院集团有限公司The First Railway Survey And Design Institute2016年10月工程设计证书：综合甲级A1610001601.工程概况中医大省医院～青羊宫区间为地下区间，区间由中医大省医院站出站后，继续沿一环路下方铺设，下穿省农业管理干部学院门前人行天桥后进入青羊宫站。
区间采用矿山法施工，线路最大纵坡31.30‰，主要穿越2-9-3中密卵石土地层，最小曲线半径1200m，底板埋深12.85~21.28m，底板高程482.039m～490.898m，地面高程介于503.16m～504.35m，地形相对较为平坦。
本册段设计范围为中医大省医院～青羊宫暗挖区间，设计里程：YDK22+750.000～YDK23+032.488，长282.826m，长链0.338m，ZDK22+729.500～ZDK23+032.489，长302.981m，短链0.008m，在里程YDK22+810.710/ZDK22+810.565处设置一处竖井及横通道。
2.主要设计依据及设计原则2.1主要设计依据主要规范1）《地铁设计规范》（GB 50157-2013）2）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）3）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）2015版5）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）6）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》（TB10108-2002、J159-2002）7）《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005，J449-2005）8）《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）9）《轨道交通工程人民防空设计规范》（RFJ02-2009）10）《地下工程防水技术规范》（GB50108－2008）11）《地下防水工程质量验收规范》（GBJ50208-2011）12）《城市轨道交通工程项目建设标准》（建标104-2008）13）《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）2.2设计原则1）区间结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度。
地下工程课程设计计算书-范例,隧道设计
第一章设计概况地铁是地下铁道的简称。
它是一种独立的轨道交通系统，不受地面道路情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。
地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。
而地铁车站是地下铁道的重要组成部分，它要解决客流的集散、换乘，同时也要解决整条线路行驶中的就技术设备、信息控制、运行管理，以保证交通的顺畅、快捷、准时、安全。
车站设计本着“以人为本”的观念，坚持适用性、安全性、识别性、舒适性、经济性的原则。
本设计主要是针对城市地铁区间隧道的结构设计，主要内容为：对区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。
1.1 工程地质概况For personal use only in study and research; not for commercial use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，本地区地震烈度为7度。
表1 各层土的物理力学指标For personal use only in studyand research; not for commerci al use厚度（m）重度γ（kN/m3）弹性抗力系数(Mpa/m）变形模量E（GPa）泊松比μ内摩擦角ф（º）粘聚力C(Mpa)土的类型杂填土 3.5 16 50 0.8 0.4 20 0.005 粉土 3.2 18 90 0.9 0.35 21 0.01 细砂 5.2 19 100 1.2 0.32 22 0.01 圆砾土 6.5 19.5 120 1.5 0.32 25 0.01 粉质粘土 6.2 20.0 150 1.8 0.32 23 0.02 卵石土8.5 20.0 200 2.0 0.30 27 0.03 基岩22 300 2.5 0.35 35 0.041. 2其他条件地下水位在地面以下11m处；隧道顶板埋深5.5m。
第三节 地铁区间隧道的结构设计
第四章 ⑵双层衬砌 地 铁 与 轻 轨
地铁与轻轨交通的结构设计
①为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误 差，减少噪声和振动以及作为内部装饰，可以在 装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混 凝土内村；
②根据需要还可在装配式衬砌与内层间敷设防水 隔离层；
③国内外在合地下水丰富和含有腐蚀性地下水的 软土地层内的隧道，大都选用双层衬砌，即在隧 道衬砌的内侧再附加厚250～300mm的现浇钢筋混 凝土内衬。
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
轨
Ⅴ
喷射混凝土厚度20cm设置锚杆， 长度3.0m，间距0 . 6~ 0 . 8 m，配置钢筋网，必要时设置钢 支撑，应施作仰拱
第四章
地铁与轻轨交通的结构设计
⒊盾构法修建的地铁区间隧道
地 铁 与 轻 轨 ⑴横截面内轮廓尺寸 根据建筑限界（图4-15）﹑施工误差﹑道床类 型﹑预留变形量等条件，还要考虑最小曲线半径 问题 ⑵管片厚度 一般为(0.05～0.06)D,上海为350mm,广州为300mm ⑶管片宽度 1000～1500mm ⑷管片类型与结构 依据材料或形状或其他方面分类 ⑸管片接缝类型与结构 有螺栓连接﹑无螺栓连接
第四章
地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-11 单层装配式衬砌圆环的构造图
第四章
地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
图4-12 双层衬砌圆环构造图
第四章
地铁与轻轨交通的结构设计
地 铁 与 轻 轨
⑴装配式衬砌
①预制装配式衬砌是用工厂预制的构件(称为管
片)，在盾构尾部拼装而成；
②管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁
双线 喷射混凝土厚度10~15cm设置锚 杆，长度2 .5m，间距1~1.2m ， 必要时配置钢筋网 喷射混凝土厚度15cm设置锚杆， 长度2 .5~3.0m，间距1m，设置 钢筋网 喷射混凝土厚度20cm设置锚杆， 长度3~3 .5m，间距0 . 8~1m， 配置钢筋网，必要时设置钢支撑， 仰拱 通过实验或计算确定
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。
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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。
人行荷载可以不用考虑。
B 底板上可变荷载
主要为列车车辆运行的可变荷载，一般取为
=1.145
C 侧墙上可变荷载
由于到隧道上部地面车辆的运行，会导致侧向压力的增大：
3 偶然荷载
在本设计中，仅考虑比较简单的情况，偶然荷载可以不用计算。
2.3 进行荷载组合
1、承载能力极限状态
荷载组合采用1.35×永久荷载＋1.3×可变荷载
根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有：
拱顶：设计恒载：-161.33
设计活载：-13
底板：设计恒载：84.37
设计活载：-6.63
侧墙（顶部）：设计恒载：
设计活载：5.92
（底部）：设计恒载：196.51
设计活载：5.92
2、正常使用极限状态
荷载组合采用恒载+活载
根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有：拱顶：设计恒载：-119.5
设计活载：-10
底板：设计恒载：62.5
设计活载：-5.1
侧墙（顶部）：设计恒载：52.86
设计活载：4.55
（底部）：设计恒载：
设计活载：4.55
2.4 绘出结构受力图
根据荷载组合值，可以分别计算出拱顶、底板、侧墙和中墙的设计荷载值，如下图：
2.5 利用midas gts程序计算结构内力
首先应进行单元划分，然后定义荷载和截面，加入边界条件。
在midas程序中施加各类荷载，然后运行后就可得到单元注：管片采用C50混凝土，无配筋。
轴力图
剪力图
弯矩图
由于隧道断面为圆形，实际情况上部图压力与下部水浮力随宽度变化并不
为均值，大致变化为下图，在运用MIDAS GTS 运算时采用下图荷载图式
圆砾土
水压力土压力
列车侧压力
土压力
水压力
列车侧压力饱和土压力
汽车荷载10KPa 112KPa
7.5KPa
5.1KPa
180KPa
180KPa
水压力
MIDAS GTS 运算图示如下
轴力图
剪力图
弯矩图
由图可知第二种情况结构所受内力较大，当圆形隧道断面很大时，考虑实际
情况，改变荷载图示是有必要的。
附录：
《地下结构课程设计》任务书——地铁区间隧道结构设计
本次地下结构课程设计是进行城市地铁区间隧道的结构设计，涉及“地下工程”这门课的主要理论，通过设计，使学生更深入地掌握所学理论。
一、基本要求
1、对设计从全局上把握，思路清晰，独立完成全部设计任务；
2、设计计算正确无误，图纸清晰，符合规范要求；
3、按计划及时上交设计，每位同学的计算参数不同，如发现抄袭者，将记为零分。
二、设计任务
对某区间隧道进行结构计算（采用断面3），求出内力。
具体设计基本资料如下：
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。
其主要物理力学指标如表1。
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。
三、设计过程
1、根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋；
2、计算作用在结构上的荷载（仅按使用阶段考虑）；
3、进行荷载组合，只按照基本组合构件计算（1.35×永久荷载＋1.3×可变荷载）；
4、绘出结构荷载图；
5、利用ANSYS或Sap或Midas程序计算结构内力，绘出结构内力图（弯矩图、轴力图和
剪力图）；
6、提交完整的设计书。
四、成果提交
成果包括两部分：计算书和图纸。
计算书应规范，包括设计基本资料、详细的计算过程、结构荷载图、内力图。
图纸应清晰，各项计算符合规范要求。