地下结构课程设计公式

1、1、 设计资料拟建一条铁路隧道，埋深35m，长2km，穿过花岗岩地带。为了满足使用需求，隧道净跨为12m，净高为8m。花岗岩单轴抗压强度为180MPa，内摩擦角度为50°，容重为30KN/m3，弹性抗力系数为1.0×106KN/m3。拟采用贴壁式直墙拱形衬砌结构进行支护，衬砌材料拟用C25混凝土浇筑，混凝土容重为24KN/m3，弹性模量E=2.8×104MPa，取厚度方向b=1m进行设计。请给出具体的设计方案。备注，如果是深埋隧道，采用普氏地压理论计算；如果是浅埋，采用松散体理论计算地压。2、 初步设计方案拱圈矢跨比拱顶厚度拱脚及边墙厚度3、 判断深埋或浅埋比较与

2、与大小，若，则为深埋，反之为浅埋本题为浅埋4、 几何尺寸计算5、 主动荷载根据松散体地压理论，垂直均布荷载和水平均布荷载分别为水平均布荷载取6、 结构内力分析1. 基本结构的单位变位（1） 基本结构拱脚刚性固定时拱圈的单位变位系数为拱圈单位变位为（2） 墙顶单位变位（拱脚弹性固定系数）取纵向计算宽度，则墙顶单位变位按弹性地基长梁计算，当时，为（3） 基本结构的单位变位2. 主动荷载作用下基本结构荷载变位（1） 基本结构拱脚刚性固定时拱圈的载变位，系数为代入载变位计算公式得主动荷载载变位为（2） 墙顶载变位作用于边墙上的荷载，有水平均布荷载及拱圈传来的弯矩、竖向力和水平力，后者为基本结构墙顶的载

3、变位，为（3） 主动荷载作用下基本结构载变位3. 主动荷载作用下多余未知力计算由多余未知力计算公式，得主动荷载下多余未知力为4. 弹性抗力作用下基本结构的载变位（1） 基本结构拱脚刚性固定时拱圈载变位，系数为弹性抗力作用下基本结构拱脚刚性固定时拱圈载变位为（2） 墙顶载变位，此时墙顶的载变位，仅由拱圈弹性抗力传来的弯矩、竖向力及水平力引起，系数为弹性抗力作用下墙顶荷载为拱圈弹性抗力作用下，基本结构墙顶的载变位为（3） 弹性抗力作用下，基本结构载变位5. 弹性抗力=1作用下多余未知力计算由多余未知力计算公式，得弹性抗力作用下多余未知力为6. 计算弹性抗力拱脚弹性抗力计算公式为联立上述公式，得拱脚

4、弹性抗力为7. 计算总的多余未知力8. 计算拱圈截面内力将拱圈分成10等分，计算各截面内力其中为拱圈弹性抗力使基本结构拱圈内任一截面产生的轴力及弯矩，仅才存在。9. 计算边墙截面内力将边墙分为10等分，计算各截面内力及变形其中墙底无扩基时取，这时的及很小，可以略去其影响10. 计算结果拱圈内力计算结果截面拱顶000048764917210.0900451195.1592052990.7155118740.03223596449.11408634693.1406342031841061.4252262080.128682644338.81431

5、114762.5176930.27013535815.47761592.1233924370.288558577167.88915294874.52658940.36018047720.63682122.8043535690.510568343-44.814285315023.87057350.45022559625.796026493.4625920140.792913074-273.92149665203.39476960.54027071630.955231794.0927743011.13330503-488.50116225404.33644470.63031583536.11443

6、7094.6897942841.528986137-653.25620455616.63238880.72036095441.273642395.2488145221.976750329-729.89523115829.27328390.81040607346.432847695.7653054722.472969532-678.84845976030.666932拱脚0.90045119351.592052996.2350821893.013623058-852.24582836258.503327边墙内力计算结果截面墙顶0-1204.6090975427.8365483227.670201

7、3.56567417.0041710.51863769413.866448625437.1720271564.8983782.49012822.3902521.037275388520.69064745446.507505484.90944481.39032719.1601831.555913083605.24249195455.842984-86.226954220.54979813.1142242.074550777492.23956935465.178462-304.24131320.0369167.3716352.593188471324.22140525474.513941-320.9312975-0.2419973.1641763.111826165174.36496665483.849419-249.2262774-0.3337360.63123573.63046385968.859032475493.184898-158.0891329-0.330388-0.57943384.1491015547.7949482285502.520376-81.16221635-0.288291-0.93955194.667739