隧道工程课程设计计算书1

目录

一基本资料 (1)

二荷载确定 (1)

三衬砌几何要素 (3)

3.1衬砌几何尺寸 (3)

3.2半拱轴线长度S及分段轴长△S (4)

3.3割分块接缝重心几何要素 (4)

四计算位移 (5)

4.1单位位移 (5)

4.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 (7)

4.3载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 (10)

4.4墙低（弹性地基上的刚性梁）位移 (12)

五解力法方程 (13)

σ=）分别产生的衬砌力 (13)

六计算主动荷载和被动荷载（1

h

七最大抗力值的求解 (15)

八计算衬砌总力 (16)

九衬砌截面强度检算（检算几个控制截面） (17)

9.1拱顶（截面0） (17)

9.2截面（7） (17)

9.3墙低（截面8）偏心检查 (17)

十力图 (17)

一 基本资料

一级公路隧道，设计时速60km/h ，结构断面如图1所示，围岩级别为V 级，容重

3s 18m KN =γ，围岩的弹性抗力系数KN K 5105.1⨯=/3m ，衬砌材料C25混凝土，弹性模量∂

⨯=kP E 7h 1085.2，容重3/23m KN h =γ。

图1 衬砌结构断面

二 荷载确定

2.1 深埋隧道围岩压力确定

竖向均布压力： 10.452s q ωγ-=⨯ 式中：s ——围岩级别，此处s=5;

s γ——围岩容重，此处s γ=18kN/㎡；

ω——跨度影响系数，ω=1+i(B m -5)，毛洞跨度B m =12.00m ，B m =5~15时，i=0.1，此

处: ω=1+0.1×（12.00-5）=1.7

所以：32.2207.11820.45q 1-5=⨯⨯⨯= 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，故对围压力进行折减，对于本隧道按照40%折减，即q=(1－40%)×220.32=132.19 kPa 围岩水平均布力：

e =0.4×q=0.4×132.19=52.88kPa

2.2浅埋隧道围岩压力确定

荷载等效高度s

q q

γ=

h =

m 35.718

19

.132=， 分界深度==q P H 5h .2 2.5×7.35=18.38m

（1）埋深（H ）小于或等于等效荷载高度（q h ）时

竖向均布压力：在隧道埋深7m 处

()6.7540%-100.718q =⨯⨯=•=H s γ kPa

围岩水平均布力：0.46kPa

5 )2

36-(457.6)tan 21(718 )2

-(45)tan H 21

(H e 2g 2t =⨯+⨯=+

=ο

οοϕγs （2）埋深（H ）大于q h 、小于或等于p H 时

竖向均布压力：)tan 1(q θλγt

t

B H

H B Q -

==

浅浅 []

θ

ϕθϕββϕβλtan tan )tan -(tan tan 1tan tan -tan g g ++=

g

()θ

ϕϕϕϕβtan -tan tan 1tan

tan tan 2

g g

g g ++

=

式中：浅q ——作用在支护结构上的均布荷载；

γ——围岩的天然容重；

H ——隧道埋深； λ——侧压力系数；

θ——破裂面摩擦角，此处取0.5

g

ϕ

因此：

()39

.218tan -36tan 36tan 136tan 36tan tan -tan tan 1tan

tan tan 22

=++

=++

=ο

οο

οο

）（θ

ϕϕϕϕβg g

g g

[

]θ

ϕθϕββϕβλtan tan )tan -(tan tan 1tan tan -tan g g ++=

g

()[]

32

.018tan 36tan 18tan -36tan 39.2139.236tan -39.2=⨯++=

οοοοο

kPa

B H H B Q t t 16.27818tan 0.321238.18-138.1818)tan 1(q =⨯⨯⨯=-==）

（浅浅οθλγ 89kPa .16640%-116.278q =⨯=）（浅

围岩水平均布力：

kPa

h kPa H 65.14932.098.2518e 88.10532.038.1818e 21=⨯⨯===⨯⨯==λγλγ

127.77kPa 149.65)(105.882

1

)(2121=+=+=

e e e 三 衬砌几何要素

3.1衬砌几何尺寸

轮廓半径 r 1=5.4m ，r 2=7.9m ；

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=105°； 二次衬砌厚度d=0.45m 。

此处墙底截面为自轮廓半径r 2的圆心向轮廓墙底做连线并延长至与外轮廓相交，其交点到轮廓墙底间的连线。