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：交通大学

学院：土木建筑工程学院

：俊

学号：11231214

班级：土木1108班

指导教师：贺少辉、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程序计算结构力 (8)

2.5.1 midas程序建模过程 9

2.5.2 绘制力分析图 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。其主要物理力学指标如表1，本地区地震烈度为6度。

1．2 其他条件

地下水位在地面以下12m处；隧道顶板埋深14m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为马蹄形。

隧道位置形状图

隧道部尺寸设计：

二、设计过程

2.1 根据给定的隧道埋深判断结构深、浅埋；

可以采用《铁路隧道设计规》推荐的方法，即有

ℎ∗=0.45×2ℎ−1×[1+ℎ(ℎ−5)]

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14m，位于粉土层、细砂层和圆砾土中，根据《地铁设计规》10.1.2可知

“暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规》确定”。

围岩为Ⅵ级围岩。则有

ℎ∗=0.45×2ℎ−1×[1+ℎ(ℎ−5)]

=0.45×26−1×[1+0.1(11.9−5)]

=24.34ℎ

因为埋深ℎℎ(=14ℎ)<ℎ∗=24.34ℎ，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. 顶板自重（考虑初衬和二衬的自重）

q=γd=25×(0.45+0.3)=18.75KPa

b 地层竖向土压力

由于拱顶埋深14m，则顶上土层有杂填土、粉土、细砂，且地下水埋深12m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。

ℎ

=∑ℎℎℎℎ

顶

=2.3×16+4.5×18+5.2×19+2×（26.6−10）

=249.8ℎℎℎ

c. 地层竖向水压力

ℎ

=ℎℎ.ℎ=2×10=20ℎℎℎ

水(顶)

B 底板上永久荷载（考虑初衬和二衬的自重）

a. 底板自重

q=γd=25×(0.3+0.5)=20KPa

b. 水压力（向上）：

ℎ

水(底)

=ℎℎ.ℎ=10×(14−12+8.812)=108.12ℎℎℎ

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。(采用水土分算)

ℎℎ

上=ℎℎℎ2(45ℎ−

ℎ

上)=ℎℎℎ2(45ℎ−22)=0.455

ℎℎ

中=ℎℎℎ2(45ℎ−

ℎ

上

2

)=ℎℎℎ2(45ℎ−

25

2

)=0.406

ℎℎ

下=ℎℎℎ2(45ℎ−

ℎ

下

2

)=ℎℎℎ2(45ℎ−

23

2

)=0.438

a. 侧墙自重

q=γ.d=25×（0.45+0.3）=18.75KPa

b. 隧道侧墙上部土压力：

用朗肯主动土压力方法计算

ℎ

侧=(∑ℎℎℎℎ)ℎℎ

上

=[2.3×16+4.5×18+5.2×19+2×（26.6−10）]ℎℎ

上

=113.7ℎℎℎ

c. 对于隧道侧墙图层分界处土压力，隧道侧墙有两处分界处土压力：第一处：

q

上=(∑ℎℎℎℎ)Ka

上

=（249.8+(14.4−14.0)×(26.6−10)）Ka

上

=116.7KPa

q

中1=(∑ℎℎℎℎ)Ka

中

=（249.8+(14.4−14.0)×(26.6−10)）Ka

中

=104.2KPa 第二处：

q

中2=(∑ℎℎℎℎ)Ka

中