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。
隧道工程课程设计计算书
隧道工程课程设计计算书一、项目背景及意义随着我国经济的快速发展，基础设施建设在国民经济中的地位日益突出，尤其是在交通运输领域。
隧道作为一种重要的交通工程结构，具有缩短路线、降低地形影响、保护生态环境等优点，在高速公路、铁路、城市轨道交通等方面得到了广泛应用。
因此，开展隧道工程课程设计，提高隧道工程设计水平，对培养隧道工程专业人才具有重要的现实意义。
二、设计任务及目标本次隧道工程课程设计的主要任务是针对某隧道工程，进行隧道主体结构设计、支护设计、排水设计、通风设计等方面的工作。
通过本次设计，使学生掌握隧道工程设计的基本原理和方法，培养实际工程问题的分析和解决能力。
三、设计内容与方法1. 隧道主体结构设计根据隧道工程的特点和地质条件，选择合适的隧道断面形式，进行隧道主体结构的设计。
主要包括隧道净空尺寸、衬砌结构、路面结构等方面的设计。
2. 隧道支护设计针对隧道工程的地质条件、围岩等级、施工方法等因素，进行隧道支护设计。
主要包括锚杆、喷射混凝土、钢架、超前支护等方面的设计。
3. 隧道排水设计根据隧道工程的地质条件、水文地质条件，进行隧道排水设计。
主要包括排水系统、防水系统、降水措施等方面的设计。
4. 隧道通风设计针对隧道工程的长度、交通量、地质条件等因素，进行隧道通风设计。
主要包括通风方式、通风设备、通风控制系统等方面的设计。
5. 隧道附属设施设计根据隧道工程的功能需求，进行隧道附属设施设计。
主要包括隧道照明、标志、监控系统、紧急救援系统等方面的设计。
6. 隧道施工组织设计根据隧道工程的特点、施工方法、施工技术等因素，进行隧道施工组织设计。
主要包括施工进度、施工队伍、施工设备、施工质量控制、施工安全管理等方面的设计。
四、设计成果与分析1. 隧道主体结构设计成果根据设计任务书的要求，完成了隧道主体结构的设计。
设计过程中，充分考虑了隧道工程的地质条件、交通需求、施工技术等因素，确保了设计方案的合理性、安全性和经济性。
隧道工程课程设计报告书
隧道工程课程设计报告书至高速公路二峨山隧道工程衬砌结构计算一、基本资料⑴至高速公路二峨山隧道工程地质勘察报告⑵至高速公路二峨山隧道平面布置图⑶至高速公路二峨山隧道剖面二、工程概况隧道进口段：里程桩号K37+350～K37+460，长度110m，洞顶板埋深 3.20m～38.10m，属浅埋段，进洞口位于斜坡的中部，里程桩号K37+350，地面标高为555.73m，设计路面标高545.71m,洞口中心开挖深度约10.00m，地形上陡下缓，耕地分布，第四系土厚1.00m 左右，斜坡上方地形较陡，地面坡度23°～35°，基岩出露。
进口段出露地层为侏罗系上沙溪庙组地层，岩性以泥岩、砂岩为主，岩层走向与洞轴线近于垂直，进洞口段无断裂构造，无不良地质现象，稳定性较好，适宜进洞，但略具偏压。
三、设计容（一）隧道围岩地质分级划分隧道围岩级别划分依据《公路隧道设计规》（JTG D70-2004）中的3.6节《围岩分级》中各项规定划分。
结合《隧道地质勘查报告》中的地层岩性的描述、岩石物理力学性质、结构面特征、洞室埋藏深度、水文地质条件、不良地质现象、施工方法等因素综合分析确定。
隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，按以下顺序进行：⑴根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标BQ，综合进行初步分级。
⑵对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级的基础上考虑修正因素的影响，修正岩体基本质量指标值。
⑶按修正后的岩体基本质量指标［BQ］，结合岩体的定性特征综合评判，按JTG D70－2004表3.6.5确定围岩的详细分级。
围岩分级中岩石坚硬程度、岩体完整程度两个基本因素的定性划分和定量指标及其对应关系应符合下列规定：⑴岩石坚硬程度可按JTG D70－2004表3.6.2-1定性划分。
由岩土勘察报告可知，进口段表层为含块石粘土，下伏基岩，岩性为泥岩、砂岩，岩体裂隙发育，属极软~较软岩。
隧道结构力学分析计算书
有限元基础理论与ANSYS应用—隧道结构力学分析专业：姓名：学号：指导教师：2014年12月隧道结构力学分析目录目录 (2)1. 问题的描述........................................................... 错误!未定义书签。
2. 建模....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 定义材料......................................................................... 错误!未定义书签。
2.2 建立几何模型................................................................. 错误!未定义书签。
2.3 单元网格划分 (5)3. 加载与求解 (6)3.1 施加重力加速度 (6)3.2 施加集中力、荷载位移边界条件 (6)4. 后处理 (8)4.1 初次查看变形结果 (8)4. 2 除去受拉弹簧网格.............. (9)4.3 除去弹簧单元网格 (10)4. 4 查看内力和变形结果 (11)4. 5 绘制变形图 (12)5. 计算结果对比分析 (14)6. 结语 (14)7. 在做题过程中遇到的问题及解决方法 (16)8. 附录 (16)山岭隧道结构力学分析1.问题的描述已知双线铁路隧道总宽为13.3米，高为11.08米，以III级围岩深埋段为例，隧道而衬厚度为35cm，带仰拱，采用钢筋混凝土C30，其重度为=25kN/m3，弹性模量为31GPa，泊松比为0.2，。
该段该隧道的埋深为5米，围岩平均重度为23kN/m3,侧压力系数为0.3，计算围岩高度为6.588m，地层弹性抗力系数为500MPa/m。
隧道工程课程设计计算书
建设隧道工程的关键要素及其计算方法隧道工程是现代化城市建设中不可或缺的一环。
隧道工程的设计、计算和施工是隧道工程成功的关键要素，本文将从这三个方面进行阐述，帮助读者更好地了解和应用隧道工程的课程设计计算书。
\n 设计是隧道工程成功的起点。
在隧道工程的设计中，需要考虑许多因素，包括地质条件、地下水情况、盾构机性能等。
为了确保隧道设计的安全性和稳定性，需要进行各种计算。
其中最重要的计算是隧道的纵向和横向稳定性计算。
纵向稳定性计算包括隧道开挖后的地表沉降计算，以及确定支护结构的合理性。
横向稳定性计算则包括隧道侧壁的稳定性计算，以及确定隧道衬砌结构和施工方法的合理性。
通过这些计算，可以为隧道的设计提供基础和指导。
\n计算是隧道工程成功的关键步骤。
在隧道工程的计算中，需要使用各种相关的公式和方法。
其中最常用的计算方法包括开挖量计算、土体受力计算、盾构机参数计算等。
这些计算方法可以帮助工程师准确地确定施工的难度和风险，并采取相应的措施来保证施工的顺利进行。
同时，计算还可以提供隧道结构设计的依据和指导，确保隧道工程的可靠性和安全性。
\n施工是隧道工程成功的最终目标。
在隧道工程的施工中，需要考虑各种实际因素，如人力资源、机械设备、施工工艺等。
为了确保施工的质量和进度，需要进行各种施工计算。
最常见的施工计算包括施工安排计算、施工阶段力学计算、施工机具使用计算等。
通过这些计算，可以为施工过程中的决策提供科学的依据和指导，确保隧道工程的顺利完成。
\n综上所述，隧道工程的设计、计算和施工是隧道工程成功的关键要素。
只有通过科学的计算和合理的施工，才能确保隧道工程的安全、可靠和高效。
因此，对于隧道工程课程设计计算书的学习和应用，要重视设计、计算和施工三个方面的内容，培养自己的实践能力和创新精神，为现代化城市建设贡献自己的力量。
隧道工程(第六讲-隧道支护结构设计)
半拱形结构计算 典型方程的建立 正对称的结构，作用有正对称的荷载，利用对称性，从拱顶切开，取基本结构如右图
结构力学设计方法
计算关键： 拱顶单位位移和荷载位移的计算； 拱脚位移的计算。
半拱形结构计算
结构力学设计方法
拱顶单位位移和荷载位移的计算： 根据结构力学中位移计算方法，可求的某一点在单位力作用下，沿k方向的位移（忽略剪力作用）为：
结构力学设计方法
曲墙拱形结构计算
1. 求主动荷载作用下的衬砌内力
结构力学设计方法
曲墙拱形结构计算 1. 求主动荷载作用下的衬砌内力
结构力学设计方法
曲墙拱形结构计算 求单位弹性反力作用下的衬砌内力
结构力学设计方法
曲墙拱形结构计算
3. 位移及最大弹性反力值的计算
①主动荷载作用下最大抗力点h点位移的计算
结构力学设计方法
直墙拱形结构计算
计算原理
③附加一个方程：墙顶变位 ④拱圈内力的计算：在原理上与弹性固定的高拱结构完全相同 ，只是计及墙顶变位 ⑤边墙：作为弹性地基上的直梁来计算
结构力学设计方法
直墙拱形结构计算
计算原理
弹性地基梁，按其换算长度l的不同，可分为3种情况： ① 长梁 l≥2.75 ② 短梁 1<l<2.75 ③ 刚性梁 1≥l l为梁的长度（即边墙高度），为弹性地基梁的弹性特征值
结构力学设计方法
4.衬砌内力计算及校核计算结果的正确性
曲墙拱形结构计算
③ 按变形协调条件，校核整个计算过程：
直墙拱形结构计算 结构 拱圈支承在弹性地基梁上的弹性固定无铰拱； 边墙双向弹性地基梁 计算原理
结构力学设计方法
结构力学设计方法
直墙拱形结构计算 计算原理 ②弹性反力 拱圈：任意截面弹性反力荷载图形假设为二次抛物线，作用方向为径向；计算公式如下； 边墙：用弹性地基梁的方法计算
隧道工程课程设计-公路隧道结构设计与计算
学校隧道工程课程设计课程名称：隧道工程课程设计设计题目：公路隧道结构设计与计算专业层次：城市地下空间工程班级：姓名：学号：指导老师：×年×月目录1. 设计说明 (3)1.1 设计题目 (3)1.2 设计内容总览 (3)1.2.1 计算书部分 (3)1.2.2 图纸部分 (3)2. 隧道断面尺寸 (3)2.1 隧道建筑限界 (3)2.2 隧道的衬砌断面 (4)3. 隧道衬砌结构计算 (5)3.1 基本资料 (5)3.2 荷载确定 (5)3.2.1 围岩竖向均布压力 (5)3.2.2 围岩水平均布压力 (5)3.3 衬砌几何要素 (6)3.3.1.衬砌几何尺寸 (6)3.3.2 半拱线长度S及分段轴长△S (6)3.3.3 各分块接缝中心几何要素 (6)3.4 位移计算 (8)3.4.1 单位位移 (8)3.4.2 载位移—主动荷载在基本结构中引起的位移 (9)3.4.3 载位移—单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (13)3.4.4 墙底（弹性地基上的刚性梁）位移 (16)4. 解力法方程 (16)5. 计算主动荷载和被动荷载（σh=1）分别产生的衬砌内力 (17)6. 最大抗力值的求解 (18)7. 计算衬砌总内力 (19)8. 衬砌截面强度验算 (20)9. 内力图 (20)10. 隧道施工方案 (21)10.1 施工方法介绍 (21)10.2 施工方案及施工工艺流程 (22)10.2.1 施工工艺流程 (22)10.2.2 施工方案 (23)10.3 台阶法法注意事项 (23)1. 设计说明1.1 设计题目某一级公路隧道（双向四车道、隧道长700m）通过IV类围岩，埋深H=20m，隧道围岩天然容重γ=26 kN/m3，计算摩擦角ф=35°，变形模量E=10GPa，采用矿山法施工。
要求按高速公路设计速度80km/h。
(衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重γh=22 kN/m3，变形模量Eh=25GPa)1.2 设计内容总览1.2.1 计算书部分（1）确定公路建筑界限；（2）根据公路等级及围岩类别用工程类比法确定支护方法及衬砌材料；（3）拟定隧道结构的截面尺寸(包括轮廓线半径及厚度等)；（4）隧道围岩压力计算（包括竖向压力及水平压力）；（5）隧道结构内力计算，并画出弯矩图和轴力图。
隧道工程结构力学计算方法
第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (2)单位水平力作用时
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第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (3)单位竖向力作用时
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第3讲 结构力学方法—拱形半衬砌隧道
3、拱脚及拱圈柔度系数的计算 (4)外荷载作用下的柔度系数 1)外荷载在拱脚处产生弯矩 和轴向力 时，相应 的拱脚弹性固定系数为：
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的假定抗力法
1、三角形抗力假定
任一截面的水平抗力为：
计算中必须先建立补充方程 求出 ，
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的假定抗力法
1、三角形抗力假定
计算中必须先建立补充方程求出 ，即可按圆形隧道自由 变形法求的衬砌内力，其解析式为（按圆环自由变形求 出）：
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
1、计算模型
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
1、计算模型
竖向压力：衬砌上方土重+拱背上的土重
水平压力：根据主动土压力公式计算
静水压力：一般按低水位进行计算 隧底地层反力：一般按直线分布假定
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第3讲 结构力学方法—圆形隧道衬砌的自由变形法
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
1、计算模型
拱圈
曲边墙
内轨顶面
仰拱
曲墙式衬砌
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
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第3讲 结构力学方法—拱形曲墙隧道
2、衬砌内力计算
隧道结构力学计算教学设计
隧道结构力学计算教学设计背景介绍近年来，隧道工程在城市交通建设和地下基础建设中得到广泛应用。
由于隧道结构受到地质、水文、载荷等多种因素的影响，隧道结构力学计算是隧道工程设计和施工的重要环节。
为提高学生的实践能力和应用能力，本文介绍一种隧道结构力学计算教学设计。
目标本教学设计旨在：1.帮助学生掌握隧道结构的力学计算方法；2.提高学生的实践操作能力和应用能力；3.培养学生的团队协作意识和创新能力。
教学内容理论授课在理论授课阶段，将介绍隧道结构力学计算的基础知识，包括：1.隧道结构受力分析；2.隧道围岩力学参数计算；3.隧道衬砌结构计算方法；4.隧道开挖变形计算方法。
实践操作在实践操作阶段，学生将分为若干个小组，进行以下操作：1.针对实际地质情况，测量隧道围岩的力学参数；2.计算隧道开挖的支护结构和衬砌结构；3.分析隧道开挖后的变形情况。
组织形式和任务分配实践操作阶段，教师应组织类似于工程项目的小组进行操作，每个小组人数不超过5人。
每个小组负责一个实际地区的隧道工程的设计和计算，具体任务分配如下：1.队长：项目负责人，计划组织小组成员完成任务；2.技术骨干：负责实际测量和计算；3.设计师：负责隧道结构设计和计算；4.编辑员：负责写出项目报告。
评分标准实践操作结束后，每个小组提交一份完整的项目报告。
教师根据以下标准对每个小组的项目报告进行评分：1.项目报告内容是否全面、清晰；2.实际测量和计算过程是否准确、合理；3.隧道结构的设计是否科学、合理；4.组织协调能力和团队合作精神是否突出；5.报告撰写格式是否规范。
结论通过这样的隧道结构力学计算教学设计，可以使学生在实践中学习和掌握相关知识和技能，并培养他们的团队协作能力和创新精神，为今后的工程实践奠定良好的基础。
隧道结构电算课程教学大纲.doc
《隧道结构电算》课程教学大纲一、课程说明1、课程代码：01242222、课程名称（中英文）：隧道结构电算/Computation of Tunnel Engineering3、学时学分：24学时理论教学，16学时实验教学，2.0学分4、适用专业：土木工程专业5、开课学院：土木建筑学院6、课程负责人：曾德荣二、课程地位本课程是土木工程专业隧道及地下工程方向的必选专业课之一。
先修课程包括《结构力学》、《隧道工程》、《地下工程》，后续课程毕业实习和毕业设计等。
三、课程教材与参考资料1、课程教材曾德荣、付钢编写，《隧道结构电》，重庆交通大学自编教材，2008。
2、参考资料夏永旭、王永东编，《隧道结构力学计算》，人民交通出版社，2004。
蒋孝煜编，《有限元法基础》，清华大学出版社，1992。
傅永华，《有限元法分析基础》，武汉大学出版社.2003。
隧道结构计算软件（ansys）使用说明书，2001。
四、课程目的与任务本课程的目的是通过本课程的学习，使学生掌握一般隧道结构计算的基本理论和计算方法和手段；了解隧道（地铁）结构计算的当前状况和技术水平，为以后从事隧道设计、施工和管理打下基础。
本课程任务是通过本课程学习，要求学生掌握：通过实验教学可使学生加深对理论知识的理解。
学习和掌握隧道结构计算的理论、方法和计算机程序编制原则和步骤。
学习和掌握隧道结构电算的常用程序的使用方法、计算结果的分析方法。
培养和提高学生分析和解决地下（隧道）结构计算和设计中实际问题的能力，为日后的工程实践和科研打下基础。
五、课程基本要求本课程以隧道结构计算为研究对象，以隧道结构计算方法和理论为重点。
学完本课程应达到以下基本要求：1、掌握隧道结构计算的基本理论。
2、熟悉隧道结构计算的主要模型及应用原则；熟悉隧道结构计算的主要内容和计算步骤。
3、熟悉隧道结构计算荷载结构模型的基本原理和计算方法。
4、熟悉隧道结构计算岩石力学模型的基本原理和计算方法。
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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。