城市主干道下方区间隧道工程课程设计

1、PAGE PAGE 42城市主干道道下方区区间隧道道工程课课程设计计班 级： 土12005-11班 学 号： 20012006655 姓 名：*指导教师： 高*专 业：城市市地下空空间工程程石家庄铁道道大学土土木工程程学院2015-12-201.工程概概况1.1 工工程地质质某城市一区区间隧道道工程，位位于城市市主干道道下方，埋埋深h=10m，从上上到下地地层情况况为：(1) 杂杂填土：天然容容重18.2kNN/m33，粘聚聚力3.55kPaa，内摩摩擦角12，层厚2m；(2) 砾砾砂夹粉粉质粘土土：褐色色、灰褐褐色、黄黄褐色，中中密密密实，饱饱和。含含大于2mm颗粒占占总重的的3545%，钻

2、探探过程中中所见最最大粒径径80mmm，粉粉质粘土土含量在在23%以上，天天然容重重19.4kNN/m33，饱和和容重21.6 kkN/mm3，粘聚聚力33.5kPPa，内摩摩擦角18.5。该层分分布连续续，层厚5m；(3) 粉粉质粘土土：灰褐色，质软软、饱和和，局部部夹砾砂砂混粒，矿物成成分以石石英、长长石为主主。粘粒粒含量66%。含含大于44mm颗粒粒占总重重的35545%，最大大粒径880mmm。该层层层厚55m。该层饱饱和容重重22.4kNN/m33，平均均粘聚力力39.8kPPa，内摩摩擦角17.8。(4) 含含粘性土土薄夹层层圆砾：浅黄色色、黄褐褐色，中中密密密实，湿湿饱和和，混粒

3、粒结构，矿矿物成分分以石英英、长石石为主，粘粘粒含量量9%。含含大于22mm颗颗粒占总总重的33545%，最大大粒径880mmm。该层层分布连连续，层层厚8mm。该层饱饱和容重重23.8kNN/m33，平均均粘聚力力29.8kPPa，内摩摩擦角24.8。(5) 风风化花岗岗岩：(4)层以下12m均为风风化花岗岗岩，中中等风化化状态。1.2水文文地质特特征本区段地下下水类型型为第四四系松散散岩类孔孔隙潜水水，雨季季丰水期期的地下下水位在在地面以以下3.00m，冬季季枯水期期地下水水位在地地面以下下4m。1.3 工工程地质质及水文文地质特特征图2. 结构构尺寸及及材料隧道结构尺尺寸图（cm）2.1

4、结构构及尺寸寸（1）衬砌砌结构如如上图所所示（22断面），（2）本图图适用于于石家庄庄六线隧隧道DK2278+4800 DKK2788+7228（京京石客专专里程）段段明洞衬衬砌结构构。（3）隧道道采用无无砟轨道道，道床床底面至至内轨顶顶面的高高度为77.9cmm。（4）改建建京广线线、京石石客专隧隧道轨面面以上有有效内净净空面积积分别为为：88.75mm2、1000.055m2。（5）采用用明挖法法施工。2.2材料料 （1）衬衬砌主体体结构为为钢筋混混凝土： （2）拱拱部、边边墙、底底板：C35钢筋混混凝土； （3）水水沟及电电缆槽槽槽身：C25混凝土土； （4）水水沟及电电缆槽盖盖板：C3

5、5钢筋混混凝土。 （5）结结构底铺铺设1000mm厚C15混凝土土垫层+1550mmm厚碎石石垫层。 （6）本本图未详详之处见见有关说说明及图图纸。 （7）二二衬混凝凝土保护护层厚度度：迎水水侧40mmm，背水水侧30mmm。 （8）二二次衬砌砌采用C30防渗钢钢筋混凝凝土，防防渗等级级P10。3. 设计计内容3.1 荷荷载计算算，确定定作用在在地下结结构上的的荷载结构自重由ANSYYS软件自自动计算算地面超载该区间隧道道工程，位位于城市市主干道道下方，埋埋深h=110m，采用用明挖法法施工。根根据铁铁路隧道道设计规规范TB 100003-20005可知，该该区间隧隧道为浅浅埋隧道道，应按按浅

6、埋隧隧道设计计。这样样就会受受到城市市主干道道车辆荷荷载的影影响。根据公路路桥涵设设计通用用规范(JTTG_DD60-20004)可知，车车辆重力力标准值值为5500KN，车辆辆外形尺尺寸（长长X宽）为15.0X22.5mm2。隧道位于城城市主干干道下方方，作用用在路面面的车辆辆荷载就就相当于于地面超超载。所所以该区区间隧道道的地面面超载为为：地面超载为为（每延延米）：qK地面超超载=115KNN/m。地层压力由工程地质质可知，从从上到下下，隧道道覆盖层层及周围围岩层情情况依次次为：杂杂填土，层层厚2m；砾砂砂夹粉质质粘土，该该层分布布连续，层层厚5m；粉质质粘土，层层厚5m；含粘粘性土薄薄夹

7、层圆圆砾，该该层分布布连续，层层厚8m；风化化花岗岩岩，含粘粘性土薄薄夹层圆圆砾层以以下12m均为风风化花岗岗岩，中中等风化化状态。隧隧道埋深深为10m，大多多处在含含粘性土土薄夹层层圆砾层层中，围围岩完整整程度和和坚硬程程度较差差。根据据我国铁铁路隧道道围岩分分级方法法，可以以判定该该区间隧隧道所处处围岩级级别为级。根据隧道施施工设计计图纸可可知，开开挖坑道道宽度B=226.550m。根据据铁路路隧道设设计规范范TB1100003-220055可知，等等效荷载载高度值值为：根据铁路路隧道设设计规范范TB1100003-220055可知，隧隧道埋深深。所以该区间间隧道为为超浅埋埋隧道，隧隧道处

8、于于城市主主干道以以下，地地面基本本水平，故故隧道衬衬砌结构构所受荷荷载具有有对称性性。根据工程地地质情况况，从上上到下依依次为：杂填土土，天然然容重18.2kNN/m33，层厚2m；砾砂砂夹粉质质粘土，天天然容重重19.4kNN/m33，饱和和容重21.6kNN/m33，该层层分布连连续，层层厚5m；粉质质粘土，该该层饱和和容重22.4kNN/m33，层厚5m；含粘粘性土薄薄夹层圆圆砾，该该层饱和和容重23.8kNN/m33，该层层分布连连续，层层厚8m；风化化花岗岩岩，含粘粘性土薄薄夹层圆圆砾层以以下12m均为风风化花岗岗岩，中中等风化化状态。根据水文地地质特征征，本区区段地下下水类型型为

9、第四四系松散散岩类孔孔隙潜水水，雨季季丰水期期的地下下水位在在地面以以下3.00m，冬季季枯水期期地下水水位在地地面以下下4m。围岩岩压力计计算选择择地下水水的不利利情况，即即按雨季季丰水期期的地下下水位在在地面以以下3m计算。围岩压力的的垂直均均布压力力为：围岩压力的的水平压压力可按按朗金公公式计算算。根据据地铁铁设计规规范GB 501157-20113，隧道道所处地地层为粘粘性土层层，故在在施工阶阶段，侧侧向水、土土压力，应应采用水水土合算算。坑道道的净高高，隧道道开挖坑坑道底部部有2.554m厚中等等风化状状态的花花岗岩，岩岩性较好好，可认认为水平平侧压力力系数为为0，即隧隧道所受受的水

10、平平侧压力力只在距距地面10m到20m范围内内呈梯形形分布。平平均饱和和容重为为。岩体体的似摩摩擦角。岩岩体两侧侧摩察角角作用在隧道道顶部的的水平压压力为：作用在隧道道底部的的水平压压力为：隧道围岩压压力图地震荷载（地地震烈度度7度）作用在隧道道衬砌结结构横截截面上的的地震作作用力，可可根据铁铁路工程程抗震设设计规范范GB 501111-20006(220099年版) ，采用用地震系系数法（惯惯性力法法）计算算。a、左线拱拱部由隧道设计计施工图图可知，隧隧道左线线拱部体体积为，钢钢筋混凝凝土密度度。隧道左线拱拱部水平平惯性力力为：，以集中力力的形式式，作用用在左线线拱部的的轴线处处。b、右线拱

11、拱部由隧道设计计施工图图可知，隧隧道右线线拱部体体积为，钢钢筋混凝凝土密度度。隧道右线拱拱部水平平惯性力力为：，以集中力力的形式式，作用用在右线线拱部的的轴线处处。c、左边墙墙由隧道设计计施工图图可知，隧隧道左边边墙体积积为，钢钢筋混凝凝土密度度。隧道左边墙墙水平惯惯性力为为：，以均布力力的形式式，作用用在左边边墙。d、中墙由隧道设计计施工图图可知，隧隧道中墙墙体积为为，钢筋筋混凝土土密度。隧道中墙水水平惯性性力为：，以均布力力的形式式，作用用在中墙墙。e、右边墙墙由隧道设计计施工图图可知，隧隧道右边边墙体积积为，钢钢筋混凝凝土密度度。隧道右边墙墙水平惯惯性力为为：，以均布力力的形式式，作用用

12、在右边边墙。f、底板由隧道设计计施工图图可知，隧隧道底板板体积为为，钢筋筋混凝土土密度。隧道底板水水平惯性性力为：，以集中力力的形式式，作用用在底板板的轴线线处。地层弹性抗抗力由隧道工程程地质和和水文地地质特征征，以及及我国铁铁路隧道道围岩分分级方法法可知，该该区间隧隧道围岩岩级别为为级。类类比于泸泸昆高速速铁路隧隧道研究究点围岩岩抗力系系数推荐荐值，该该隧道围围岩弹性性抗力系系数可取取40MMPa/m，地层层弹性抗抗力在ANSSYS中计算算。3.2 AANSYYS结构分分析，确确定结构构内力（1）结构构计算模模型ANSYS隧道ANSYS隧道结构模型（2）隧道道内力图图轴力图弯矩图（3）结构构

13、内力表表 ELEEM NNI NNJ MMI MMJ QII QJ 11 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.17714443E+04 00.16614003E+03 -0.11104427EE+055 -0.15665366E+004 22 0.11222133E+005 0.11222133E+005 0.16114033E+003 -00.34412224E+03 -0.33049950EE+044 0.66427782EE+044 33 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.34412224E+03 -0.22065

14、546EE+033 -0.51991277E+004 0.42886055E+004 44 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.20065446E+03 -0.22426633EE+033 -0.46117388E+004 0.48559933E+004 55 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.24426333E+03 -0.22329963EE+033 -0.47771155E+004 0.47006166E+004 66 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23329663E+03

15、 -0.22355554EE+033 -0.47229955E+004 0.47447377E+004 77 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23355554E+03 -0.22348860EE+033 -0.47440999E+004 0.47336333E+004 88 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23348660E+03 -0.22350046EE+033 -0.47338033E+004 0.47339288E+004 99 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.233

16、50446E+03 -0.22349996EE+033 -0.47338833E+004 0.47338499E+004 100 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23349996E+03 -0.22350009EE+033 -0.47338611E+004 0.47338700E+004 111 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350009E+03 -0.22350006EE+033 -0.47338677E+004 0.47338655E+004 122 0.11222133E+005 0.11222133E

17、+005 -00.23350006E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 133 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 144 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 155 0.11222133E+005

18、 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 166 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 177 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 188 0.1

19、1222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 199 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 200 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E

20、+004 211 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 222 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 233 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004

21、 0.47338666E+004 244 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 255 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 266 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.4

22、7338666E+004 0.47338666E+004 277 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350007EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 288 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350007E+03 -0.22350006EE+033 -0.47338666E+004 0.47338666E+004 299 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350006E+03 -0.2235000

23、8EE+033 -0.47338655E+004 0.47338666E+004 300 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350008E+03 -0.22350003EE+033 -0.47338688E+004 0.47338644E+004 311 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350003E+03 -0.22350022EE+033 -0.47338599E+004 0.47338722E+004 322 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23350222E+0

24、3 -0.22349949EE+033 -0.47338900E+004 0.47338411E+004 333 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23349449E+03 -0.22352221EE+033 -0.47337744E+004 0.47339577E+004 344 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23352221E+03 -0.22342205EE+033 -0.47442077E+004 0.47335244E+004 355 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00

25、.23342005E+03 -0.22379999EE+033 -0.47225911E+004 0.47551411E+004 366 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.23379999E+03 -0.22238840EE+033 -0.47886244E+004 0.46991077E+004 377 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.22238440E+03 -0.22766682EE+033 -0.45661077E+004 0.49116244E+004 388 0.11222133E+005 0.11222

26、133E+005 -00.27766882E+03 -0.77947715EE+022 -0.54001422E+004 0.40775900E+004 399 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.79947115E+02 -0.88154472EE+033 -0.22665222E+004 0.72112100E+004 400 0.11222133E+005 0.11222133E+005 -00.81154772E+03 00.19931332E+04 -0.11396697EE+055 -0.44992366E+004 411 0.11222133E

27、+005 0.11222133E+005 0.19331322E+004 -00.83319884E+04 00.29971220E+05 00.39918993E+05 422 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 00.78845005E+04 -0.22400038EE+044 0.22967708EE+055 0.33915534EE+055 433 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.22400038EE+044 0.33448871EE+033 -0.13996200E+005 -00.44479440E+04 4

28、44 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 00.34448771E+03 -0.33907718EE+033 -0.22770633E+004 0.72111999E+004 455 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.33907718EE+033 -0.19336177E+003 -00.54403332E+04 00.40079229E+04 466 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.11936617EE+033 -0.24664300E+003 -00.45563992E+04

29、00.49918669E+04 477 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.22464430EE+033 -0.23222799E+003 -00.47788884E+04 00.46693778E+04 488 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.22322279EE+033 -0.23660711E+003 -00.47728557E+04 00.47754004E+04 499 -0.10445044E+005 -00.10045004E+05 -0.22360071EE+033 -0.23550555E+003

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