同济大学混凝土结构课程设计(地下通道)

1、混凝土结构课程设计地下通道结构设计学 院土木工程学院学 号10xxxx姓 名xxx指导教师柳 献日 期2013年6月6日目录 前言11.设计资料 11.1基本设计资料11.2基本计算假定12.设计构思 22.1结构选型 22.2横截面尺寸选择 33.结构内力分析和横断面设计 33.1荷载计算 33.2荷载组合及最不利荷载布置53.3内力分析63.4抗浮验算113.5配筋计算123.6裂缝宽度验算134.构造要求151. 设计资料1.1基本设计资料为了联通两幢建筑的地下室，设计浅埋地下通道设计。周围环境条件如图1，横断面情况如图2。图1图2基本资料如下：1、本地下通道结构为重要结构，设计使用年限

2、为100年，耐久性等级为一级。2、通道外轮廓尺寸要求，埋置深度。地下水位位于地面以下； 3、土层1：粉质粘土，重度、内摩擦角和粘聚力分别为 ，；4、土层2：淤泥质粘土，重度为,计算时考虑内摩擦角和粘聚力分别在一定范围内变化：,； 5、土层厚度以埋置深度为界；6、地面超载：； 7、地面超载荷载分项系数为1.2，水土压力分项系数为1.2 8、混凝土强度等级：C30，重度，弹性模量，泊松比；9、钢筋采用HPB335级；10、地基变形模量，泊松比。1.2基本计算假定1、结构刚度远大于地基土的刚度2、不考虑结构侧向位移3、计算时忽略加腋的影响4、考虑荷载最不利组合2. 设计构思2.1结构选型根据题目要求

3、，该地下通道外轮廓尺寸要求6.6m11.6m，埋置深度4.4m。地下水位位于地面以下1m。而且通道上密布各种管道，在这样的条件下若采用明挖法修建地下通道将会有占地多、交通干扰大、地下管线拆迁量大、易造成环境污染等弊端。故应采取暗挖施工工法，但是由于该地下通道总长只有55。8m，不便于展开盾构施工。综上分析，我们决定采用浅埋暗挖施工工法，可尽可能的避免上述弊端，最大限度的减少对周边单位、居民生活和出行的影响。通道采用复合式衬砌支护，由钢格栅加喷射混凝土初期支护和二次模筑混凝土衬砌组成。2.2横断面尺寸选择采用矩形通道截面，顶板、底版、侧墙厚度均取600mm，中间隔墙厚度取400mm。边角做450

4、倾角支托，取S=400mm。综上，该浅埋地下通道结构布置尺寸示意图如图3。图33. 结构内力分析和横断面设计3.1荷载计算3.1.1顶板荷载 1.无超载 覆土压力： 水压力： 顶板自重： 合计 2.有超载 合计 3.1.2地基反力1.无超载2.有超载3.1.3底板荷载1.无超载 2.有超载 3.1.4侧墙荷载（不考虑超载影响）主动土压力： 主动土压力系数： 顶板处土压力：底板处土压力： 考虑内摩擦角和粘聚力分别在一定范围内变化：,，通过对土压力荷载函数的线性分析，得出结论为土压力值在及的取值范围内都为单调递减，即当、取最小值时取得最大值，当、取最大值时，得最小值。综合上述分析，可知：顶板处土压

5、力： 底板处土压力： 顶板处水压力： 底板处水压力： 3.1.5车辆荷载查阅公路桥涵设计通用规范，取车辆荷载为轮跨1.8m，每处轮子集中荷载70kN，作用在车道中间。3.2荷载组合及最不利荷载布置综上我们可以得出四种不同的基本荷载组合：1、 假定不存在超载，且既侧墙荷载取到最大值：顶板荷载为113.04kN/m2、侧墙荷载（顶板处66.61kN/m2底板处176.92kN/m2）、底板荷载为137.04kN/m22、 假定存在超载，且既侧墙荷载取到最大值：顶板荷载为149.04kN/m2、侧墙荷载（顶板处66.61kN/m2底板处176.92kN/m2）、底板荷载为173.04kN/m23、

6、假定不存在超载，且既侧墙荷载取到最小值：顶板荷载为113.04kN/m2、 侧墙荷载（顶板处50.23kN/m2底板处151.97kN/m2）、底板荷载为137.04kN/m24、 假定存在超载，且既侧墙荷载取到最小值：顶板荷载为149.04kN/m2、侧墙荷载（顶板处50.23kN/m2底板处151.97kN/m2）、底板荷载为173.04kN/m2在此基础上，再分别在通道内布置全部两边通道的车辆荷载，或单边通道的车辆荷载，或不布置。由于车辆荷载在全部两边通道布置对结构有利，故不予考虑。而单边布置产生的附加荷载如下： 图4相比已得的最不利荷载，其带来的影响（不利部分）微乎其微，改变量不足5%

7、，故车辆荷载可不予考虑。3.3内力分析3.3.1基本计算假定1、结构刚度远大于地基土的刚度。 2、不考虑结构侧向位移。 3、计算时忽略加腋的影响。4、考虑荷载最不利组合。3.3.2采用荷载结构法计算内力1.计算简图如图5图52.采用清华大学结构力学求解器计算内力取1m板带宽，分别求得各荷载组合下的内力图，如图5至图16：图6 荷载组合1的弯矩图（单位：kN/m） 图7 荷载组合1的剪力图（单位：kN）图8 荷载组合1的轴力图（单位：kN）图9 荷载组合2的弯矩图(单位：kN/m)图10 荷载组合2的剪力图（单位：）图11 荷载组合2的轴力图（单位：）图12 荷载组合3的弯矩图（单位：kN/m）

8、图13 荷载组合3的剪力图（单位：）图14 荷载组合3的轴力图（单位：）图15 荷载组合4的弯矩图图16 荷载组合4的剪力图（单位：）图17 荷载组合4的轴力图（单位：）把上列所有内力组合进行对比分析，可知除了中间隔墙为轴心受压构件外，其余均为偏心受压构件，且弯矩和轴力之比均很大，可判定为大偏心受压构件，经进一步计算检验，确实为大偏心受压构件，故应选取最大弯矩、最小轴力进行正截面配筋设计。各截面的控制内力如图17、18。（弯矩图轴力图单位分别为kN/m 、 kN）3.4抗浮验算取1m板带宽进行验算。在安全范围内 图18 （单位：kN/m） 图19 （单位：）3.5 配筋计算 考虑提高在动载作用

9、下的构件抗冲击动力性能，构件断面一律配置双筋（对称配筋）。混凝土保护层厚度取50mm。设计荷载取值应取最不利截面（相邻构件边缘）处计算荷载。如图：图20 构件计算长度的取值按两段固定的的约束情况计算，取0.5l。其中、。对于长细比的构件，无需考虑构件在弯矩作用平面内的挠曲对轴向力偏心距的影响，偏心距增大系数可取1.0截面ABCCDEEFGM378.47211.89366.16366.16193.43403.73403.73237.16474.32N245.47245.47245.47315.5315.5315.5359.96359.96359.961541.8863.21491.71160.6

10、613.11279.71121.6658.91317.75455455455455455455455455452.752.752.753332.752.752.750.1730.1730.1730.1730.1730.1730.1730.1730.17315.915.915.917.317.317.315.915.915.91.001.001.001.001.001.001.001.001.00e1786.81108.21736.71405.6858.11524.71366.6903.91562.7x17.217.217.222.122.122.125.225.225.22as11011011

11、0110110110110110110e1296.8618.21246.7915.6368.11034.7876.6413.91072.7As2165.51032.32081.81965.1790.02220.62146.51013.42626.70.360.170.350.330.130.370.360.170.440.30.30.30.30.30.30.30.30.3选配181001810018100181001810018100181001810018100实配As2544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.7实配0.420.

12、420.420.420.420.420.420.420.42*G处配筋小于计算配筋量，但误差在5%之内，可以接受。另：以上配筋均为单侧 中间隔墙，构造配筋即可。3.6 裂缝宽度验算准永久值组合情况1、 顶板荷载为94.2kN/m2、 侧墙荷载取最大值（顶板处55.51kN/m2底板处147.43kN/m2）、地基反力为114.2kN/m22、 顶板荷载为124.2kN/m2、侧墙荷载取最大值（顶板处55.51kN/m2底板处147.43kN/m2）、地基反力为144.2kN/m23、 顶板荷载为94.2kN/m2、 侧墙荷载取最大值（顶板处41.86kN/m2底板处126.64kN/m2）、地

13、基反力为114.2kN/m24、 顶板荷载为124.2kN/m2、 侧墙荷载取最大值（顶板处41.86kN/m2底板处126.64kN/m2）、地基反力为144.2kN/m2 同之前所做工作，找出最不利荷载情况，截面控制内力如图： 图21 图22钢筋混凝土构件在类和类环境中，计算的最大裂缝宽度不超过0.20mm截面ABCDEFGNk204.56204.56262.98262.98299.96299.96299.96As2544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.7C11111111Nl303.88303.88411.23411.23427.88427.88

14、427.88Ns204.56204.56262.98262.98299.96299.96299.96C21.3371.3371.3201.3201.3511.3511.351C30.90.90.90.90.90.90.9Es0.00840.00680.00840.00680.00840.00680.0084d18161816181618e01541.8863.21491.7613.11279.7658.91317.7ys245245245245245245245s1.011.011.011.011.011.011.01es1802.221116.831751.62864.231537.50910.491575.88z468.17458.58467.82448.14465.93450.72466.33s229.06115.39283.6095.95271.101