隧道課程設(shè)計(jì)--雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　隧道課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　(雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計(jì))</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)題目及資料··········

2、3;······················3 二、隧道凈空加寬············

3、3;····························3</p><p>　　（一）加寬原因···&

4、#183;···································3<

5、/p><p>　?。ǘ┘訉捴档挠?jì)算··················4</p><p>　　三、襯砌內(nèi)輪廓線的確定········&

6、#183;·········4</p><p>　　四、隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)········5</p><p>　　（一）初期支護(hù)的支護(hù)參數(shù)·····&#

7、183;··········5</p><p>　　（二）二次支護(hù)·····················

8、;5</p><p>　?。ㄈ╊A(yù)留變形量····················6</p><p>　　圍巖壓力······

9、83;················6</p><p>　　六、檢算支護(hù)強(qiáng)度···············

10、;······6</p><p>　?。ㄒ唬┮r砌結(jié)構(gòu)理想化···················6</p><p>　?。ǘ┖奢d理想化

11、83;····················7</p><p>　　（三）取半結(jié)構(gòu)用彈性鏈桿法編程計(jì)算·········&#

12、183;··7</p><p>　　七、雙線曲墻式襯砌的內(nèi)輪廓圖</p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)題目及資料</p><p>　　計(jì)算以下條件的曲線隧道凈空加寬值，并畫(huà)出雙線曲墻式襯砌的內(nèi)輪廓線，標(biāo)注詳細(xì)尺寸。設(shè)計(jì)該隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)，并采用彈性鏈桿法檢算支護(hù)強(qiáng)度是否滿足隧道設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。</p><p>

13、;<b>　?、匐p線隧道；</b></p><p><b>　?、陔娏恳?lt;/b></p><p>　?、坌熊?chē)速度V=150km/h；</p><p>　　④曲線半徑為3530m；</p><p><b>　?、輫鷰r級(jí)別為Ⅴ級(jí)；</b></p><p>

14、;　　⑥隧道埋深為100m；</p><p>　　⑦隧道圍巖天然容重r=20KN/M3；</p><p>　?、嘬?chē)輛轉(zhuǎn)向架中心距l(xiāng)=18m；</p><p>　?、針?biāo)準(zhǔn)車(chē)輛長(zhǎng)度，我國(guó)為L(zhǎng)=26m。</p><p><b>　　二、隧道凈空加寬</b></p><p><b>　　加寬原因

15、</b></p><p>　　1·由于車(chē)輛通過(guò)曲線時(shí)轉(zhuǎn)向架中心線沿線路運(yùn)行，而車(chē)輛本身不能隨線路彎曲仍保持矩形形狀，故其兩端向曲線外側(cè)偏移有（ｄ外），中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移有（ｄ內(nèi)１）。</p><p>　　2·由于曲線外軌超高，車(chē)體向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，車(chē)輛限界上的控制點(diǎn)在水平方向上也會(huì)向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)偏移距離（ｄ內(nèi)２）。</p><p><

16、;b>　　加寬值的計(jì)算</b></p><p>　　①車(chē)輛中間部分向曲線內(nèi)側(cè)的偏移ｄ內(nèi)１為</p><p>　?。鋬?nèi)１=l²/8R=4050/R</p><p>　　②車(chē)輛兩端向曲線外側(cè)的偏移ｄ外為</p><p>　?。渫? (L²-l²) /R=4400/R</p><p

17、>　?、弁廛壋呤杰?chē)體響曲線內(nèi)側(cè)傾移ｄ內(nèi)２為</p><p>　　ｄ內(nèi)２=HE/150=2.7E</p><p>　　式中 E=0.76V²/R</p><p><b>　　則加寬值為：</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)加寬 W1=ｄ內(nèi)１+ｄ內(nèi)２ =4050/R+2.7E=14.2(cm) <

18、/p><p>　　外側(cè)加寬 W2=ｄ外=4400/R=1.2(cm)</p><p>　　內(nèi)外側(cè)線路中線間的加寬值W3為</p><p>　　W3=8450/R=2.4(cm)</p><p>　　總加寬 W=W1+W2+W3=17.8(cm)，實(shí)取20cm。</p><p>　　三、襯砌內(nèi)輪廓線的確定</p&

19、gt;<p>　　本隧道為雙線電氣化鐵路V級(jí)圍巖，巖體較差，需要設(shè)置仰拱。根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界》（GB146.2-83）、鐵道部（76）鐵基字893號(hào)文、鐵道部（79）鐵基字1394號(hào)文及（84）專設(shè)標(biāo)字第0067號(hào)文批準(zhǔn)的“局部修改的雙線電氣化鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓”要求等進(jìn)行繪制。繪制圖見(jiàn)（專隧（01）0034-05）。</p><p>　　四、隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)</

20、p><p>　　由于該隧道圍巖等級(jí)為V級(jí)，圍巖穩(wěn)定性差。因而先用超前錨桿和小導(dǎo)管注漿來(lái)穩(wěn)定圍巖和加強(qiáng)掌子面開(kāi)挖穩(wěn)定性，外加噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架來(lái)進(jìn)行初期支護(hù)。用模筑混凝土來(lái)進(jìn)行二次支護(hù)。</p><p><b>　　初期支護(hù)的支護(hù)參數(shù)</b></p><p><b>　　超前錨桿：</b></p><p&

21、gt;　?、馘^桿長(zhǎng)度為3.0m，錨桿直徑d=20.0mm</p><p>　　②錨桿間距 環(huán)向1.2m，縱向1.0m。</p><p><b>　　小導(dǎo)管注漿</b></p><p>　　①小導(dǎo)管直徑d=45mm，熱軋無(wú)縫鋼管；</p><p>　?、谛?dǎo)管長(zhǎng)度為4.0m;</p><p>　　③

22、環(huán)向間距1.0m，縱向搭接長(zhǎng)度1.5m；</p><p><b>　　④外插角取10º。</b></p><p><b>　　噴混凝土</b></p><p>　　選用C20，厚度25cm。</p><p><b>　　鋼筋網(wǎng)</b></p><p

23、>　　選用直徑為d=8mm，規(guī)格為20×20cm。</p><p><b>　　鋼架</b></p><p>　　采用WH150型鋼，用d=22mm縱向連接筋。剛間距0.8m。</p><p><b>　　二次支護(hù)</b></p><p><b>　　拱部、邊墻</b

24、></p><p>　　采用C20模筑混凝土來(lái)支護(hù)，厚度40cm。</p><p><b>　　仰拱</b></p><p>　　采用C20模筑混凝土，厚度30cm。</p><p><b>　　預(yù)留變形量</b></p><p>　　取預(yù)留變形量為10cm</p

25、><p><b>　　五、圍巖壓力</b></p><p>　　根據(jù)我國(guó)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中推薦的計(jì)算圍巖豎向勻布松動(dòng)壓力的公式：</p><p><b>　　q=rh</b></p><p>　　h=0.45×（2）s-1.w （（2）s-1為2的s-1次方）</p><

26、;p>　　其中w=1+i（B-5），B為坑道寬度，此題中B取90cm，大于50cm，取i=0.1。</p><p>　　計(jì)算得 q=20×0.45×16×（1+0.1×4）=201.6Kpa</p><p>　　圍巖水平均布?jí)毫Γ焊鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式ⅴ級(jí)圍巖取0.5q</p><p>　　即：e=0.5×201.6=1

27、00.8Kpa</p><p><b>　　六、檢算支護(hù)強(qiáng)度</b></p><p>　　（一）襯砌結(jié)構(gòu)理想化</p><p>　　隧道襯砌是實(shí)體拱式結(jié)構(gòu)，軸力和彎矩是主要內(nèi)力，可將其離散化為一些同時(shí)承受軸力彎矩和剪力的偏心受壓等直桿單元所組成的折線組合體。隧道襯砌單元?jiǎng)澐秩缦聢D：</p><p>　　隧道襯砌單元?jiǎng)澐质?/p>

28、意圖</p><p>　?。ǘ┖奢d理想化（如下圖所示）</p><p>　　取半結(jié)構(gòu)用彈性鏈桿法編程計(jì)算</p><p><b>　　程序計(jì)算結(jié)果如下:</b></p><p><b>　　輸入數(shù)據(jù)： </b></p><p>　　10,20,2.5e7,100.8,201

29、.6,1.5e5,1.5e5,0.4</p><p>　　0.0000,0.0000,0,1,0,1,0.4</p><p>　　1.1353,0.1405,0,1,1,1,0.4</p><p>　　2.2281,0.5680,0,1,1,1,0.4</p><p>　　3.2051,1.2552,1,1,1,1,0.4</p>

30、<p>　　4.0209,2.1418,1,1,1,1,0.4</p><p>　　4.6294,3.2122,1,1,1,1,0.4</p><p>　　4.9714,4.3875,1,1,1,1,0.4</p><p>　　5.6080,5.6080,1,1,1,1,0.4</p><p>　　4.9547,6.2869,1

31、,1,1,1,0.4</p><p>　　4.5500,7.9800,0,1,0,1,0.4 </p><p><b>　　輸出結(jié)果： </b></p><p><b>　　1STEP</b></p><p>　　NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP&l

32、t;/p><p>　　1 0.423E-03 0.000E+00 0 0.423E-03</p><p>　　2 0.119E-02 -0.627E-02 0 0.638E-02</p><p>　　3 0.251E-02 -0.965E-02 0 0.997E-02</p><p>　　4 0.263E-02

33、-0.982E-02 1 0.102E-01</p><p>　　5 0.152E-02 -0.874E-02 1 0.887E-02</p><p>　　6 0.394E-04 -0.782E-02 1 0.782E-02</p><p>　　7 -0.125E-02 -0.736E-02 1 0.747E-02</p&g

34、t;<p>　　8 -0.526E-03 -0.766E-02 1 0.767E-02</p><p>　　9 0.317E-02 -0.399E-02 1 0.510E-02</p><p>　　10 0.193E-01 0.000E+00 0 0.193E-01</p><p><b>　　2STEP<

35、/b></p><p>　　NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP</p><p>　　1 0.210E-01 0.000E+00 0 0.210E-01</p><p>　　2 0.225E-01 -0.125E-01 0 0.258E-01</p><p>　　3

36、0.255E-01 -0.201E-01 0 0.325E-01</p><p>　　4 0.260E-01 -0.208E-01 0 0.333E-01</p><p>　　5 0.213E-01 -0.166E-01 0 0.270E-01</p><p>　　6 0.122E-01 -0.113E-01 0 0.166E-

37、01</p><p>　　7 0.322E-02 -0.868E-02 1 0.926E-02</p><p>　　8 0.158E-02 -0.774E-02 1 0.790E-02</p><p>　　9 0.546E-02 -0.396E-02 0 0.675E-02</p><p>　　10 0.216

38、E-01 0.000E+00 0 0.216E-01</p><p><b>　　3STEP</b></p><p>　　NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP</p><p>　　1 0.117E+04 0.000E+00 0 0.117E+04</p><

39、p>　　2 0.117E+04 0.184E-01 0 0.117E+04</p><p>　　3 0.117E+04 0.271E-01 0 0.117E+04</p><p>　　4 0.117E+04 0.198E-01 0 0.117E+04</p><p>　　5 0.117E+04 -0.323E-02

40、0 0.117E+04</p><p>　　6 0.117E+04 -0.339E-01 0 0.117E+04</p><p>　　7 0.117E+04 -0.580E-01 0 0.117E+04</p><p>　　8 0.117E+04 -0.115E+00 0 0.117E+04</p><p>　

41、　9 0.117E+04 -0.459E-01 0 0.117E+04</p><p>　　10 0.117E+04 0.000E+00 0 0.117E+04</p><p>　　NO NI QI MI NJ QJ MJ</p><p>　　1 -1433.0

42、37 -838.033 72.943 1433.037 838.033 -1018.541</p><p>　　2 -1198.026 -579.563 969.711 1198.026 579.563 -1690.169</p><p>　　3 -2418.584 -410.757 1900.766 2418.584 410.757 -2334.758

43、</p><p>　　4 -962.757 -87.860 2368.592 962.757 87.860 -2460.995</p><p>　　5 -2715.951 295.147 2563.476 2715.951 -295.147 -2227.469</p><p>　　6 -1634.849 516.970 2338.3

44、75 1634.849 -516.970 -1678.039</p><p>　　7 -2134.576 -276.357 1706.915 2134.576 276.357 -2005.526</p><p>　　8 -1449.914 1350.673 2042.005 1449.914 -1350.673 -772.126</p><p>

45、;　　9 -1740.859 430.504 796.364 1740.859 -430.504 -25.744</p><p><b>　?。ㄋ模┮r砌設(shè)計(jì)檢算</b></p><p>　　破損階段法及容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)</p><p><b>　?、?抗壓檢算</b></p><p>

46、　　混凝土及砌體矩形截面中心及偏心受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：ＫＮ≤ φαＲｂｄ</p><p>　　式中 Ｒ＝ 為混凝土的抗壓極限強(qiáng)度；</p><p><b>　?。耍?為安全系數(shù)；</b></p><p>　?。危?為截面的實(shí)際軸向力；</p><p>　　ｂ＝ 為結(jié)構(gòu)的縱向計(jì)算寬度；</p>&

47、lt;p><b>　?。洌?為截面厚度；</b></p><p>　　φ ＝１ 為構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)</p><p><b>　?、?抗裂檢算</b></p><p>　　從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu) 件抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算：</p><p>　?。耍危ǎ叮澹洌埽?75φαＲｂｄ

48、^2</p><p>　　式中：R= 為混凝土的抗拉極限強(qiáng)度</p><p><b>　　e= 為截面偏心矩</b></p><p><b>　　截面1：</b></p><p>　　e=(72.943-1018.541)/1433.037=-0.660<0.2d=0.08m</p>

49、;<p><b>　　抗壓強(qiáng)度檢算：</b></p><p>　　ɑ=1-1.5e/d=3.475</p><p>　　K=ɑＲbd/N=3.475×14000×0.4/1433.037=13.580>2.4(滿足)</p><p><b>　　截面3：</b></p>

50、<p>　　e=（1900.766-1690.169)/2418.584=-0.179<0.2d=0.08m</p><p><b>　　抗壓強(qiáng)度檢算：</b></p><p>　　ɑ=1-1.5e/d=1.671</p><p>　　K=ɑＲbd/N=1.671×14000×1×0.4/2418

51、.584=3.870>2.4</p><p><b>　　（滿足）</b></p><p><b>　　截面7：</b></p><p>　　e=（1706.915-2005.526）/2134.576=-0.140<0.2d=0.08m</p><p><b>　　抗壓強(qiáng)度檢