课程设计任务书之地铁区间隧道结构设计

北京交通大学李俊11231214 课程设计任务书之地铁区间隧道结构设计学校：北京交通大学学院：土木建筑工程学院姓名：李俊学号：11231214班级：土木1108班指导教师：贺少辉、孙晓静目录一.设计任务31.1工程地质条件31.2其他条件3二.设计过程52.1根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋52.2计算作用在结构上的荷载52.2.1永久荷载52.2.2可变荷载72.3进行荷载组合72.3.1承载能力极限状态72.3.2正常使用极限状态72.4绘出结构受力图82.5利用midas程序计算结构内力82.5.1midas程序建模过程92.5.2绘制内力分析图11三.结构配筋计算113.1基本条件113.1顶板配筋计算153.2侧板配筋计算183.3底板配筋计算20四.最终配筋：22五.参考资料22六、设计总结23一、设计任务对某区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。具体设计基本资料如下：扛1寻．1叶工程地质条件住线路垂直于永罚定河冲、洪积旗扇的轴部，第皆四纪地层沉积露韵律明显，地杏层由上到下依芳次为：杂填土奴、粉土、细砂黎、圆瞒砾失土、粉质粘土袜、卵石土。其看主要物理力学握指标如表1，煎本地区地震烈盾度为6度。锦表1苦各层土的物雾理力学指标条土的类型河厚度（m）例天然重度γ（和kN敢/m言3依）多饱和重度γ（最kN吩/m羡3螺）烂弹性抗力系数拔(锈Mpa挖/m）走变形模量E（挥GPa畅）则泊松比μ裙内摩擦角ф（非º）怖粘聚力C(筛Mpa毛)病杂填土享2.3域16法26酷50抖0.8彻0.4窜20姨0.005信粉土糊4.5饶18计26.2界90叼0.9势0.35霸21储0.01菊细砂术7.6票19掠26.6粘100形1.2钟0.32辛22董0.01植圆竟砾美土细7.8物19.5耕27.0概120丝1.5镜0.32菊25真0.01截粉质粘土区9.1炮20.0杯27.5廉150忍1.8齿0.32已23局0.02薯卵石土过15.9阔20.0肯27.8扎200轰2.0添0.30笼27震0.03润基岩哄22磁300座2.5挑0.35兽35汇0.04光1止．2抹其他条件悲地下水位在地望面以下12m也处；隧道顶板闪埋深14m；窑采用暗挖法施庭工，隧道断面挤型式为马蹄形姥。胃隧道位置形状壶图络隧道恢内部尺寸设计贱：搁结构净宽眠11.900世m农结构樱净高司8.812忠m逢结构底板厚度叠500衫mm朗结构顶板厚度敞4罗50突mm驻结构侧板厚度燃4削50勤mm二、设计过程魂2.1根据刃给定的隧道埋延深判断结构深貌、浅埋；竖可以采用汇《蚁铁路隧道搭设计规范》必推荐的方法，箭即有颠上式中拨s雨为围岩的级别呼；叹B蛾为洞室的跨度奸；犁i香为误B储每增加会1m判时的围岩压力族增减率。半由于隧道拱顶柔埋深侄14鲜m弯，位于粉土层弹、细砂层和圆酒砾顶土中，根据《抖地铁设计规范熔》瞧10.1.2摘可知袜“暗挖结构的妥围岩分级按现远行《弊铁路隧道蚂设计规范》确缘定”。临围岩为植Ⅵ邀级围岩。巷则有=0.45=24.34m灵因为埋深ℎc=14m<ℎ∗=24.34m茶2.2铃计算作用在结亩构上的荷载概；1永久荷载湖A核顶板上永久荷戏载杂a.篮顶板自重（考演虑初衬和二衬分的自重）q=γd=25×(0.45+0.3)=18.75KPa茫b乒地层竖向土压客力梅由于拱顶埋深奥14冤m应，则顶上土层求有杂填土、粉旁土、细砂，且拴地下水埋深伯12量m果，应考虑土层护压力和地下水梨压力的影响。q=2.3×16+4.5×18+5.2×19+2×（26.6−10）=249.8KPa拴c安.虎地层竖向水压酱力q蚂B雁底板上永久荷元载巨（考虑旋初衬和二衬匀的自重）虾a.叠底板自重q=γd=25×(0.3+0.5)=20KPa龟b.醒水压力（向上朵）：q慧C室侧墙上永久荷赌载胸地层侧向压力涨按主动土压力情的方法计算，漏由于埋深在地毕下水位以下，发需绕考虑地下水的位影响。嚷(胖采用欲水土分算见)KaKaKa赛a.魔侧墙自重q=γ.d=25×（0.45+0.3）=18.75KPa营b.胆隧道侧墙上部饿土压力：竿用朗肯勤主动土压力方咽法计算q==113.7KPa现c求.读对于隧道侧墙存图层分界处土急压力，隧道侧奏墙有两处分界稳处土压力：第一处：q=q=第二处：q=q=危d沈.息对于隧道侧墙跟底部土压力q=逢e柜.梦对于隧道侧墙窜水压力qq江2乎可变荷载狸A丘顶板上可变荷数载垂按《地铁设计闲规范》遗10.2.1截中第三条规定抬：从在道路下面的撑潜埋暗挖隧道悲，地面的车辆疗荷载按扇2粥0KPa潜的均布荷载取哗值，并不计动伐力作用影响。呆人行荷载历按照茄4KPa侨的均布荷载取扰值，哭并不计动力作叉用影响。浙B度底板上可变荷否载请主要为列车车精辆运行的可变牌荷载，一般取挽为拖C恨侧墙上可变荷纯载脊由于到隧道上义部地面车辆的行运行芽和过往的行人备，会导致侧向跑压力的增大：q趁2.3进苏行荷载组合轮1、谋承载能力极限叙状态韵荷载组合采用斧1.2亿恒载墨+1.4屯活载键根据以上各种友计算，作用在规隧道上的设计烦荷载有：朋拱顶：以设计恒载：绝-等408.44KPa吸设计活载：变-们33.6KPa声底板：孩设计恒载：距132.46KPa妨设计活载：害-奥8KPa缺侧墙（顶部）懒：颜设计恒与载：罩180.50KPa售（刻x哗方向奇）绕设计活载：弄11.62KPa煎（饮x善方向）；悟（底部）：库设计恒载：妻3泛82.48KPa蜡（那x站方向）；东设计活载：富11.62KPa苗（丽x脉方向）；钩2、正常使用倦极限状态精荷载组合采用辛恒载抄+差活载炼根据以上各种秘计算，作用在领隧道上的设计黄荷载有：纸拱顶：博设计恒载：名-避302.55KPa买设计活载：溜-示24KPa愁底板：选设计恒载：惠8康8.12KPa急设计活载：胆-湾5.7KPa锡侧墙（顶部）功：旷设计恒滋载：烛133.7KPa舍（盼x漂方向胳）变设计活载：柱8.3KPa虹（念x铸方向）；疯（底部）：情设计恒载：坏2加83.趟3哗2KPa寿（卧x诱方向）；追设计活载：妖8.3KPa蛋（走x贝方向）；农2.4轮绘制结构受力误图敬根据占承载能力极限纱状态砌荷载组合值，奔可以分别计算样出拱顶、底板久、侧墙和中墙澡的设计荷载值厦，如下图：鼻2.5熟、利用评midas模程序计算结构闷内力漠用遣隧道买通用有限元程锐序挪—MIDAS贷/紧GTS秤，浊MIDAS/帝GTS淋是目前最先进剃的土木触隧道行结构分析系统玻，它对土木视隧道结构键的分析中所需改要的各种功能享进行了综合的愈考虑。炒MIDAS/灿GTS指的广泛使用池，为土木建筑稍物的建模和分挡析提供了很大索的便利。建立隧道模型漠首先定义材料暂属性，本设计示采用C30混立凝土，截面厚现度为0.45便m,长度按1责m来计算，脆然后利用Mi议dasGT姨S绘制二维隧荣道截面诉模型尊，并划分节点全数为54个，沫如图所示：不然后箩建立单元坐标眼系患及节点号索如图所示：边界条件鞠利用曲面弹簧工功能定义模型颤的边界条件。代选择赋予地基取弹簧的节点后尚输入相应的地绸基反力系数，京根据隧道跨越室的不同土体建吵立不同的地基州反力系数尖。恰荷载组合拨：根据承载能感力极限状态始荷载组合丈，组合设计珠为得1.35倍静魔力荷载+1.胀4倍动力荷载栽；盛禽根据战正常使用极限询状态荷载组合妹，组合设计为日静力荷载+动恐力荷载。亩2、汁根据MIDA着S软件绘制受嘉力图如图：轴力图弯矩图剪力图：敢三、瑞结构配筋计算1.基本条件沉2磁、均顶板配筋计算菜2.1誉设计条件派通过上述数据英，我们发现在秋使用期间顶板拍承受的恢最大正落弯矩和最大负好弯矩值为言最大弯矩：眼199.95夫kN.m冰最大轴力：辉2237.5绣8kN氧5.峰2袭.2予计算过程截面尺寸：计算长度：赠弯矩设计值边，轴力设计值址,浇偏心矩：评次附加偏心矩：脏初始偏心矩：滥偏心距增大系秃数：，取狼所以构件长细偿比对截面曲率距影响的系数系则偏心赌矩落增大系数：望则计算偏心距立为：三因此，可按大既偏心受压构件读进行计算室①求受压区钢秃筋面积取毁则受压区钢筋甩面积：少选用6Φ微18阁，巨=1紫527岂求攻受拉区钢筋童面积造受压区计刚算高度:膊则多受拉区钢筋悬面积为：从经过反复的裂牌缝宽度验算，般采用较6未Φ固18屿，谈=底1527深，侧非超筋么，满足要求。裂缝宽度验算恼，所以不用验恩算裂缝宽度。贤5.罢3回侧郊板配筋计算待5.付3习.1陷设计条件怎通过上述数据丙，我们发现在抖使用期间侧墙牢承受的最大弯让矩和最大剪力泉值为负最大弯矩：市366.5k外N.m兆最大轴力：品2429.4匪2kN竞5.育3瓣.2刺计算过程截面尺寸：计算长度：省弯矩设计值撞，轴力设计值军,液偏心矩：古吗附加偏心矩：飞初始偏心矩：驶偏心距增大系师数：，取三所以构件长细惩比对截面曲率沉影响的系数屯则偏心每矩诱增大系数：富则计算偏心距伟为：币因此，可按大合偏心受压构件廉进行计算谣受压区钢筋面扑积取页则受压区钢筋阀面积：属选用6Φ16蚕，串=1206参求拳受拉区钢筋系面积单受压区计收算高度:华则躺受拉区钢筋惯面积为：棵采用辈6帆Φ墨16咬，婚=1马206退mm脖2裂缝宽度验算盏，所以不用验剧算裂缝宽度。趟5.正4境底辣板配筋计算易5.痛4挪.1茅设计条件名通过上述数据次，我们发现在舒使用期间底板析承受的承最大正斩弯矩和最大负捡弯矩值为甩最大桃弯矩听:238.1衬9KN.m,仪工对应轴力：贷2770.6盟7KN匠5.循4铁.2妖计算过程截面尺寸：计算长度：遭弯矩设计值央，轴力设计值培,粘偏心矩：六排附加偏心矩：砌初始偏心矩：遮偏心距增大系皱数：，取甩所以构件长细雪比对截面曲率违影响的系数京则偏心换矩惕增大系数：答则计算偏心距肥为：防因此，可按大找偏心受压构件忌进行计算纱①求受压区钢莲筋面积取海则受压区钢筋叼面积：绳选用堡6软Φ拔16钉，萍=雁1206奉求饺受拉区钢筋杰面积删受压区计贞算高度:掠则初受拉区钢筋悔面积为：叠采用景6诸Φ时18诱，邪=愚1527裂缝宽度验算裤，所以不用验刺算裂缝宽度。四、最终配筋阵结果如下表所塘示：锋受力情况店配筋静受力情况组配筋沾顶板井受压拐6Φ后18吸，1舒527均受拉杠6确Φ桥1饭8，请1527吉侧板辰受压巧6Φ16宿，1206议受拉母6腐Φ孙16叉，1秤206掀底板妇受压挪6债Φ1护6任，肾1206涨受拉案6刺Φ异18妻，病1527对根据构造要求判，内外两层主败筋之间设拉筋运，采用φ