直墙拱计算书

1、地下建筑结构课程设计任务书地下建筑结构 课程设计是教学计划要求中的一个重要教学环节 ,是在通过学习地下建 筑结构相关知识、相关理论的基础上，结合地下工程专业方向的具体特点而进行的一次教学 实践活动。通过课程设计，结合相关的设计要求，掌握地下建筑结构设计中的部分设计内容，使学 生所学到的基础理论和专业技术知识系统、巩固、延伸和拓展，培养学生自身独立思考和解 决工程实际问题的能力，学会使用各种相关的工具书及查找资料。完成地下建筑结构设计书一份，内容包括设计计算书、内力图和设计截面图。一、设计题目某整体式直墙拱形衬砌的计算。二、设计资料某隧道埋深85m，围岩为川级围岩，RQD=85% R=，容重y=

2、25 kN/m3,弹性抗力系数 K 1.4 105kPa采用整体式直墙拱混凝土衬砌，混凝土标号为 C30b顶拱是变厚度的单心圆 拱，拱的净矢高fo=，净跨lo= 11.3m。开挖宽度11.5m，开挖高度7.7m。初步拟定拱顶厚度 do 250 xmm，拱脚厚度d. 300 y mm，边墙的厚度为de d. 200 mm，墙底厚度增加 dd 200 mm。试进行衬砌内力计算与截面校核。若截面校核不通过，请重新设计衬砌厚度并 进行计算与校核。变量x和y根据个人学号确定，具体方法为：设学号后三位为abc,则y max(ab,bc)，x min(ab,bc)。例如：abc=123，则 y 23， x

3、12。三、课程设计要求本课程设计目的在于培养学生独立阅读资料、掌握技术信息、分析问题和解决问题的能 力。每个同学必须认真设计、独立完成，主要内容包括：1 、结合设计资料，编写设计计算书；2、根据计算结果绘制直墙拱的内力图和设计截面图C0hd衬砌结构示意图地下建筑结构课程设计计算书1几何尺寸计算fo = 3.7 m Io = 11.3 m?2?11.323.7?=6.164 ?+ = + 8?28 X3.72?= ?- ?= 0.318 - 0.25= 0.068 ?m1?d(R- 0.25?d)2(f- 0.5?d)0.068 X (6.164 - 0.25 X 0.068)2 X(3.7 -

4、 0.5 X 0.068)=0.0570084 mm2?d(R0 - 0.5?d)f0-? d0.068 X (6.164 - 0.5 X 0.068)3.7 - 0.068=0.1147659 mR = R0 + 0.5d0 + m1 = 6.164 + 0.5 X0.25 + 0.0570084 = 6.3458598 mR1 = R0 + d0 + m2 = 6.164 + 0.25 + 0.1147659 = 6.5286173 msin0.51。R - 0.5dnR0 - f0 + m1R - 0.5dn0.5 X 11.36.3458598 - 0.5 X 0.318 = 0.91

5、322586.164 - 3.7+ 0.05700846.3458598 - 0.5 X0.318 = 0.4074538n = 1.1511321 弧度=65。5718f = R(1 - cos n) = 6.3458598 X(1 - 0.4074538) = 3.7602148 mI = l0 + dn sin n = 11.3 + 0.318 X 0.9132258 = 11.5904058 m1 1?= 2(dc- dnSin n) = X(0.518 - 0.318 X0.9132258) = 0.1137971 m11hc = H0 -d0 - f = 7.2+二 X 0.25

6、- 3.7602148 = 3.5647852 m227= 0.3244247755 0.25（不考虑轴力的影响）I 11.59040582计算主动荷载围岩压力洞室采用光面爆破开挖，平均超挖值拱部取 m,边墙取m,则毛洞跨度为:lm = l0 + 2dc + 2 p= 11.3 + 2 X0.518 + 2 X0.12 = 12.576 m根据围岩垂直压力的综合经验公式计算，以及对围岩分级表的查询，取N0=，则围岩垂直均布压力为12.5762q1 = 丫 KN0 = 25 X X 1.5 = 78.6 kN/m 2围岩水平均布压力取，为：e = 0.1q1 = 0.1 X 78.6 = 7.8

7、6 kN/m 2超挖回填层重按拱部平均超挖考虑，则超挖回填荷载为：q2 = 0.1 X 25 = 2.5 kN/m衬砌拱圈自重：近似按平均厚度自重计算，则拱圈自重为q3 = ydo + dn2240.25 + 0.3182=6.8160 kN/m综合以上各项，作用在结构上的主动荷载，有垂直均布荷载及均布水平荷载q = qi + q2 + q3 = 78.6 + 2.5 + 6.8160 = 87.916 kN/me = 7.86 kN/m 23衬砌内力分析基本结构的单位变位基本结构拱脚刚性固定时拱圈的单位变位：1 X0.25341=12= 0.001302083 m 4In1 X 0.318

8、= 0.002679786 m 412lc = 1 X018 = 0.01158265 m412El。3 X107 X0.001302083=2.56 X10-5ln - l0 m= n-0W2679786 - 0.001302083 = 0.5141092110.002679786An - A00.318 - 0.25n = k =0.318= .213836478l00.001302083=0.005208333A00.25根据参考资料的附表，可得系数 nB2为林=1.1511B0 = 0.6494b1 = 0.2384 B1 = 0.1926b2 = 0.0866 B2 = 0.0762

9、b2 = 0.7618 B2 = 0.2098拱圈单位变位为：R4讯=(妬-mB0) = 1.327687 X10-4EI0R2462 =(bi - mBi) = 1.436909 x 10 4EI062 =R2(b2 - mB2) + (b2 - nB2 ) = 3.108608 X10-4EI0A0墙顶单位变位 取纵向计算宽度b=1m贝u：4 / k 4 /1.4 X105a = “4EcIc4 X3 X107 x 0.011582653边墙换算高度为ah = 0.56335829x 3.5647852 = 2.008251271 0.3d = 0.3 X0.25 = 0.075 mN04

10、34.08N0 = 434.08 kN判断为大偏心受压。内力校核，拱顶最大内力为6M N(T= 2 +bd2 bd6 % 47.162 +434.08= 6263.68 kN/m 21.0 X0.2521.0 X0.25而C30混凝土抗压强度标准值为? 14.3 ?/? = 14300 ?/?故 由拱顶截面最大内力 (r= 6263.68 kN/m 2 fc = 14300 kN/m所以拱顶截面的强度满足要求？ 边墙的强度校核：选取边墙顶截面 该截面处的内力为：?M4 = -4.12 kN? mN4 = 608.98 kN可得偏心距：M44.12e =4 = 0.0067654 m 0.3d。= 0.3 X0.25 = 0.075 mN4608.98判断为小偏心受压。 内力校核，截面处最大内力为：6M N 6 X4.12608.98=2 +=2 +bdC bdc 1.0 X0.51821.0 X0.5181267.76 kN/m故由拱顶截面最大内力尸 1267.76 kN/m 2 fc = 143