地下建筑结构课程设计
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1.设计荷载计算
1.1 结构尺寸及地层示意图
350
6200
5500138
350
B1
138D
B2
73
L1K
73L2
8
8
500
q=20kN/m
2
1280灰色淤泥质粘土γ=17.1kN/m c=12.kPa ϕ=7.2
29253
褐黄色粘土γ=19.1kN/m 10003500灰色淤泥质粉质粘土γ=18kN/m c=12.2kPa ϕ=8.9
1645
3
灰色砂质粉土γ=18.7kN/m 3
3
人工填土γ=18kN/m 1500
35255
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：
h 1355+13030 5255mm =⨯=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
2250.35
8.75/h g k N m
γδ==⨯= （2）竖向土压
h=1.5+1.0+3.5+5.255=11.255m>D=6.2m ，属深埋隧道。由于范围内图层抗剪强度较差，因此不用太沙基公式计算。
211q 180.58 1.09.1 1.08.7 3.5 5.255898.59k /n
i i i h N m γ===⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=∑
地面超载：
2220/q kN m = 近似均布拱背土压力：
222
30.430.43 3.17.61 5.07/222 3.1i
R rb G q kN m R R ⨯⨯⨯====⨯
2q=20+5.07+98.59=123.66kN/m （3） 拱背土压
5.5+
6.21
=
=2.92522
H R m ⨯，3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=
γ 22G 2(1)2(1) 2.9257.627.908/44
H R kN m
π
π
γ=-
⋅=⨯-
⨯⨯=
2
27.908' 4.771/22 2.925G q kN m R ===⨯ （4） 侧向主动土压
)2
45tan(2)245(tan )(q 0021ϕ
ϕγ-⋅--⋅+=c h p e e
38 1.6457.1 4.2057.353/5.85
kN m γ⨯+⨯==
8.9 1.6457.2 4.2057.5665.85φ⨯+⨯==
12.2 1.64512.1 4.205
12.1285.85
c kPa ⨯+⨯=
=
则：
22
17.5667.566123.66tan (45)212.128tan(45)73.453k /22
p N m =⨯--⨯⨯-=
2
22
27.5992tan 45-2 2.9257.353tan 45-=32.967k /22H p R N m
ϕγ⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
（5） 水压力
按静水压考虑： a 竖向水压：
2w1w w1=H =1010.755=107.55/p kN m γ⨯
b 侧向水压：
2w1w w1q =H =1010.755=107.55/kN m γ⨯ 2w2w w2q =H =10(10.755 5.5)=162.55/kN m γ⨯+
（6） 侧向土壤抗力
衬砌圆环侧向地层（弹性）压缩量：
4
124
(2)24(0.0454)
H H q p p g R y EJ kR πη--+=+
其中：
衬砌圆环抗弯刚度取3
7
21.00.35EJ 3.4510123265.612
KN m ⨯=⨯⨯
=⋅ 衬砌圆环抗弯刚度折减系数取7.0=η； 则：
4432123.66-45.292-32.967+8.75 2.925y=
24(0.7123265.60.045420000 2.925)14387.464 3.924103666008.57
m π-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯==⨯（）
-32k =k y=20000 3.9241078.484/p kN m ⋅⨯⨯=
32max P =k y(1-2cos )=20000 3.92410(120)78.484k /K N m α-⋅⨯⨯-⨯=
（7） 拱底反力
R c c w π
P =+πg+0.2146R - R 2
q γγ 其中：
2123.66/q kN m = 2/75.8m kN g =
31.6458.0 1.287.1
7.606/1.645 1.28
KN m γ⨯+⨯=
=+，与拱背土压对应
则：
2R π
P =123.66+π8.75+0.2146 2.9557.606- 2.955 10109.485/2
kN m ⨯⨯⨯⨯⨯=。
（8）
荷载示意图
图1-2 圆环外围荷载示意图