地铁区间隧道设计算例Word文档下载推荐.docx
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3）
饱和重度Ysat
弹性抗力系数（MPa/m
）
变形模量E（GPa）
泊松比p
摩角（°
一内擦中一
粘聚力
C（MPa）
杂填土
2.0
16
24
50
0.8
0.4
20
0.005
粉土
6.0
18
26
90
0.9
0.35
21
0.01
细砂
4.0
19
27
100
1.2
0.32
22
圆砾土
7.5
19.5
27.5
120
1.5
25
粉质粘土
20.0
28
150
1.8
23
0.02
卵石土
12.0
28.5
200
0.30
0.03
基岩
29
300
2.5
35
0.04
1.2其他条件
其他条件
地下水位在地面以下5m处：
隧道顶部埋深6m；
采用暗挖法施工。
隧道段而为圆形盾构断面。
断面图如下：
二、设计过程
2.1根据给定的隧道或车站埋深判断结构深.浅埋；
可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有
h*=0.45X2—1X[1+i（B一5）]
上式中s为伟I岩的级别；
B为洞室的跨度；
i为B每增加lm时的I制岩压力增减率。
由于隧道拱顶埋深6m,位于杂填土、粉土层、细砂层中，根据《地铁设计规范》
10.1.2可知
“暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”。
围岩为VI级闱岩。
则有
h*=0.45X2$-1X[14-i（B一5）]
=0.45X26-1X[1+0.1（6一5）]
=15.84m
因为埋深九（=6m）<
h*=15.84m,可知该隧道为极浅埋。
1永久荷载
A顶板上永久荷载
a.顶板（盾构上部管片）自重
q=y.d=25X0.3=7.5KPa
b.地层竖向土压力
由于拱顶埋深6m,则顶上土层有杂填土、粉土，且地下水埋深5m,应考虑土层圧力和地下水床力的影响。
（粉土使用水土合算）
4顶=Y/ihj
=2x16+3x18+1x26
=112KPa
B底板上永久荷载
a.底板白重
=[2X16+3x18+3x26]Ka下=74.62KPa
d.对于隧道圆心高度土压力
q上=（^Yt^Ka^+Yw^
=（2X164-3X18+3X26+（27-10）Xl）Ka下+10X1
=92.35KPa
e.对于隧道侧墙底部水土总床力
[2X16+3X18+3X26+4X（27-10）]Ka+10X4=145.56/fPa
f.对于隧道侧墙水压力
q水（阅心）=Yw-^i=10X1=lOKPa
q7^（底）==10X4=40KPa
A顶板上可变荷载
按《地铁设计规范》10.2.1中第三条规定：
在道路下而的潜埋暗挖隧道，地面的午辆荷载按lOKPa的均布荷载取值,并不计动力作用影响。
人行荷载可以不用考虑。
B底板上可变荷载
主要为列车车辆运行的可变荷载，一般取为
[（1+[i）nP0一L]十B=1.145X4X804-184-4
=5.1KPa
C侧墙上可变荷载
由「到隧道上部地面车辆的运行，会导致侧向压力的增大:
q啣=10X/Ca=10X0.455=4・55KPa
3偶然荷
在本设计中，仅考虑比较简单的情况，偶然荷载可以不用计算。
2.3进行荷载组合
h承载能力极限状态
荷载组合采用1.35X永久荷载+1.3X可变荷载
根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷載有:
拱顶:
设计恒载:
-161.33KPa
设计活载：
・13KPa
底板：
设计恒载：
8437KPa
663KPa
侧墙（顶部）：
7136KPa
设计活载:
5.92KPa
（底部）：
196.51KPa
2、正常使用极限状态
荷载组合采用恒载+活载
根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有:
拱顶：
-119.5Oa
・10KPa
62.5KPa
・5.1KPa
52.86KPa
4.55KPa
145.56KPa
4.55KPa
2.4绘出结构受力
根据荷载组合值，可以分别计算出拱顶、底板、侧墙和中墙的设计荷载值，如下图：
2.5利用midasgts程序计算结构内力
首先应进行单元划分，然后定义荷载和截面，加入边界条件。
在niicias程序中施加各类荷载，然后运行后就可得到单元
注：
管片采用C50混凝土，无配筋。
轴力图
2.175
LO-B«
anFx
•3.262£
6e・002
3.8%
•3499441002
6.7%
5^-4.208616*002
4.8%
-4.68173e+0025.7%
•“'
.9181930024.8%
=515465e*002
10.5%
・539111e*002
4.445z/e*UU2
zhtl）
IDELEMENTFORCE
1.Q44z26+002
5.3%
2.08068e*002
4.3%
2.31714c<
002
2.55360e4-002
2790rfie+002
3.02662e*002
-3.735£
9e+002
3.97235e+002
UNIT（kN）
1.60777—002
剪力图
2.72©
+001
ax:
2.55e+001
ZA
（1）
IDEuEMEMTFORCE
Fz
UNIT（kh）
一25才254773e*001—-*2218956*001
Vl8E933i0015.8%
♦15CO21e*001
69%
♦123103e*001fi.7%
♦901854g*0008.3%
-*572bZc5e*-UOO7.6%>
24^02e^000
7J%
•G.56744C-00177%
♦4.14851e-OCO8.7X>
744027^0COc4%
-1D7320e*OC18.2%
--140?
38i0C1b.o%
-1.73155e^0C1——-2D6D73e-0C1238Wlr-0C1
1.2%—_——-27i9U8e*un
弯矩
1DO：
C2efO31
MW畅
・123683x001
58%
-1,46E05e+0314.7%
—-169927e*031—-1330489*0012.3%
•216170*001
IDELEMENTFO^CE
UNT（Mrn）
-153776^4.0）1
■8j%*130654”C01
■50%
♦107533e*C01lU.I%
—♦844TlhCOO
120%
—*612895e+COO70%
♦381679MCOOc8%
♦!
50462e*CO0
■5.8%
T—$D7S6e・0016.6%.3.11970e+0J0
I-5.43186e4.030
IR
77440204030
6.6%
JI
由于隧道断面为圆形，实际情况上部图压力与下部水浮力随宽度变化并不
为均值.大致变化为下图，在运用MIDASGTS运算时采用下图荷载图式
lOKPa
水Jk力
MIDASGTS运算图示如下
1DEL=MB^rFORCEFX
UMI（irM）
土仙/八
00%
-1OeiOCb^OD：
43%晟-14703^*002—.1825302
33咯
•22F87308
33%
26560*023脱
——.3.IC725S40D2
29%
—―3.5164^4X）238%
--3.9257&
403238%
43342002
4d%
-4.7441^4002
—-5.15342^*002
1S7%
-5.5t2bW4OD267%
-5.9718^002
57%
6.361135^002
67%
6.7£
O3te^O0213.3%
•7.1£
059^002
LO-BtanJz.吉彳
IDH-EMENrFORCE
Fi
M.21466aO0122%
*3.68361»
001
OgOOl——42.6215le-O013」％
*2.09045ct001
37%
35%
4l.559406^001
11.0283^001
4497297e^OOO
3$怖
-—-3.37fO1c-OO1
鼻-5.64eOSe4OCO
5.1/v--I.C9iOCetOC1
3.2%
——-I.G2691e40C1
8.5%
■2」5797e4001
5.1%
——.2F8We40C1
3.22CO7e-*OC1
35^^
——-37511>
4001
1.6%
-4.x«
2l8e400l
弯矩图
IDELZhJEMTFORCE
IWIWir）
由图可知第二种情况结构所受内力较大，当圆形隧道断面很大时，考虑实际
情况，改变荷载图示是有必要的。
附录:
《地下结构课程设计》任务书一一地铁区间隧道结构设计
本次地卜•结构课程设计是进行城帀地铁区间隧道的结构设计，涉及“地卜工程”这门课的主要理论，通过设计，使学生更深入地掌握所学理论。
一、基本要求
1、对设计从全局上把握，思路清晰，独立完成全部设计任务；
2、设计计算正确无误，图纸清晰，符合规范要求；
3、按计划及时上交设计，每位同学的计算参数不同，如发现抄袭者，将记为零分。
二、设计任务
对某区间隧道进行结构计算（采用断面3）,求出内力。
具体设计基本资料如2
1、工程地质条件
线路垂直于永定河冲、洪枳
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