某地下通道设计
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目录1、概述 (1)2、工程地质与水文地质…………………………………………………………错误!未定义书签。
3、主要技术标准 (1)4、采用的主要设计规范和标准 (IV)5、主要设计原则 (2)6、隧道结构设计 (IV)6.1衬砌结构拟定 (V)6.2荷载计算 (3)6.3内力计算 (3)6.4截面验算,确定截面尺寸与钢筋配置 (6)7、基坑支挡结构设计 (9)7.1板桩入土深度计算 (9)7.2顶撑计算与选择 (10)7.3板桩厚度计算 (11)8、结构防排水设计 (11)9、土建结构主要建筑材料 (11)10、通道施工方案 (11)11、施工过程 (11)12、施工场地布置……………………………………………………………错误!未定义书签。
13、主要工种与劳动力组织……………………………………………………错误!未定义书签。
14、通道施工注意事项…………………………………………………………错误!未定义书签。
1、概述1、将某浅埋地下通道结构进行结构设计。
2、确定结构构件的截面尺寸。
3、确定结构的计算简图。
4、各构件的荷载、内力及配筋计算。
5、手绘和计算机绘制结构配筋图。
2、工程地质与水文地质隧道处于地下水位以上,上覆土层分三层,分别为3、主要技术标准通行界限:通道净宽5M,净高3.5M,隧道基础垫层300mm,隧道底离地面9.5m 主要设计荷载:公路Ⅰ级汽车荷载,人群荷载。
安全等级:主体结构安全等级为一级。
主体结构设计使用年限为100年。
结构防水等级:主体结构防水等级为一级。
结构不允许渗水,表面无湿渍4、采用的主要设计规范和标准1) 城市人行天桥与人行地道设计规范CJJ69-982) 城市道路设计规范CJJ37-903) 城市桥梁设计荷载标准CLL77-984) 混凝土结构设计规范GB50010-20025) 建筑地基基础设计规范GB50007-20026)《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-20077)《公路隧道设计规范》JTG D70-20048)《地下工程防水技术规范》GB50108-20089) 建筑基坑支护技术规程JGJ120-9910)《公路隧道通风照明设计规范》JTJ026.1-19995、主要设计原则人行过街通道的平面布置、梯道走向、出口位置、施工方法、建成后的管理等设计应本着"以人为本"的设计理念,并按以下原则进行设计:1)整体布置合理、通行顺畅舒适、功能完备。
2)路口道路人行道范围内市政管线较多,通道出口应尽量避开管线,以保持人行道、绿化带的完整,减少管线迁改。
3)沿包河大道的梯道纵坡应考虑推行自行车的需要。
4)通道内设水泵房,出口雨水汇集至集水井后抽排至地面市政管网。
5) 通道内设一般照明和应急照明。
6)通道内进行必要的装修,通道口不设雨棚,保持路口范围通视良好。
6、隧道结构设计6.1衬砌结构拟定拟定衬砌结构断面,如图1所示衬砌采用钢筋混凝土结构。
混凝土用C30级,自重γ0=25KN/m 3,立方体抗压强度设计值f c =14.3N/mm 2,抗拉强度设计值f t =1.43N/mm 2。
受力钢筋采用HRB335级,抗拉强度设计值f y =300N/mm 2,抗压强度设计值f y ′=300N/mm 2,构造筋采用HPB235级。
6.2荷载计算6 .2.1竖向荷载计算地面超载取190=q KPa垂直土压力65.798.05.2025.185.15.171=⨯+⨯+⨯=∑=i i h q γKPa顶板自重75.1355.02502=⨯==d q γKPa顶板压力25.106210=++=q q q q t KPa底板压力()65.1107.52.02.02.06.02.655.025.35.02565.79=⨯+⨯+⨯+⨯⨯⨯+=+=∑lp q q ts KPa6.2.2水平荷载计算根据朗肯土压力公式计算水平荷载, 顶板处水平压力)65.7919()2/45tan(2)2/45(tan )(2101+=-︒--︒+=ϕϕc q q e s58.19)2/3245tan(452)2/3245(tan 2-=︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯KPa底板处水平压力)2.55.2065.7919()2/45tan(2)2/45(tan )(23101⨯++=-︒--︒++=ϕϕc q q q e s 13.13)2/3245tan(452)2/3245(tan 2=︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯KPa6.3内力计算衬砌结构采用对称配筋,使顶板与底板配筋对称,左右墙配筋对称。
用结构力学求解器进行内力计算,计算简图如图2所示。
计算程序如下:结点,1,0,0结点,2,-2.75,0结点,3,-2.75,4.65结点,4,0,4.65单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,4,5,90,0,0结点支承,1,6,90,0,0,0单元荷载,3,3,106250,0,1,90单元荷载,2,5,13170,0,0,185/465,90单元荷载,1,3,110650,0,1,90单元材料性质,1,3,-1,-1,0,-1,-1图 1 衬砌结构计算简图弯矩图、剪力图、轴力图分别见图3、4、5。
yx1234( 1 )( 2 )( 3 )242953.44-142166.87-142166.87-139905.66-138219.12-147853.38-147853.38253904.43图 2衬砌结构弯矩图yx1234( 1 )( 2 )( 3 )12100.00 -292187.509343.78-2838.47-2838.47292187.50图 3 衬砌结构剪力图yx1234( 1 )( 2 )( 3 )-9343.78-9343.78-292187.50-292187.50-292187.50-2838.47 -2838.47图 4 衬砌结构轴力图6.4截面验算,确定截面尺寸与钢筋配置 6.4.1正截面抗弯承载力验算隧道顶板与底板跨中设计弯矩为253.9KN ·m ,支座处设计弯矩为:6.148275.083.285.147=⨯+-KN ·m 。
隧道侧墙设计弯矩为148.6KN ·m 。
取混凝土保护层厚度50=s a mm ,则5000=h mm 。
查表得,0.11=α,550.0=b ξ。
最小配筋率{}%2.0%18.0%2.0max 30043.145.0%2.0max 45.0%2.0max min==⎭⎬⎫⎩⎨⎧⨯=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=,,,y t f f ρ 22.0500/550%2.00min=⨯=h hρ% 正截面抗弯设计计算见表1。
根据规范,侧墙内侧竖向受力钢筋及水平分布钢筋按构造要求配,选用φ16钢筋。
墙水平和竖向分布钢筋配筋率不宜小于0.20%,则:竖向分布筋间距201)500%2.0/(1.201=⨯<h s mm ,取200=h s mm 。
水平分布钢筋间距201)500%2.0/(1.201=⨯<v s mm ,取200=v s mm 。
根据规范,板纵向分布钢筋根据构造配,选用φ16钢筋。
单位宽度内配筋面积不宜小于受力方向跨中板底钢筋截面面积的1/3,则板纵向分布钢筋间距63.1969.490/16031.201=⨯⨯<s mm ,取190=s mm 。
6.4.2斜截面抗剪承载力验算由剪力图可知板的剪力设计值为389.34KN 。
根据混凝土结构设计规范(GB50010—2010)6.3.3条规定,0.18004/10=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=h h β(0h <800,取0h =800),4.350350143.10.17.07.00=⨯⨯⨯⨯=bh f t h βKN>V=389.34KN ,故抗剪承载力满足要求。
6.4.3正截面抗压承载力验算根据轴力图,顶板与底板轴力非常小,故仅对侧墙进行抗压验算即可。
侧墙所受轴力设计值为292.19KN 。
509.019.292/6.148/0===N M e m=509mm 20=a e mm52901=+=a e e e mm16.3450/5297.22.0/7.22.0011>=⨯+=+=h e ζ,取11=ζ153.95.0/65.4/0<==h l ,取0.12=ζ04.1115.065.44505291400111400112212001=⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ζζηh l h e7.790502/50052904.12/1=-+⨯=-+=s a h e e ηmm076.045013.140.1)05.045.0(810270791.0292190)(22010=⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯='-''-=bh f a h A f Ne c s s y s αα 079.0076.0211211=⨯--=--=s αξ<550.0=b ξ(满足要求)5.35450079.00=⨯=•=h x ξmm<1002='sαmm )10003.140.1/()810270147330092192()/()(1⨯⨯⨯-⨯+=''-+=b f A f A f N x c sy s y α 8.42=mm<1002='sαmm 故不考虑墙内侧钢筋的受压承载力进行验算。
080.045013.140.1791.09219022201=⨯⨯⨯⨯==bh f Ne c s αα 083.0080.0211211=⨯--=--=s αξ<550.0=b ξ(满足要求))10003.140.1/()1473300921902()/()(1⨯⨯⨯+=+=b f A f N x c s y α=51.33mm<5.247450550.00=⨯=h b ξmm (满足要求) 故抗压承载力满足要求。
综上所述,截面配筋满足要求,衬砌结构配筋图见附图。
7、基坑支挡结构设计基坑采用连续钢板桩支护。
7.1板桩入土深度计算先假设板桩入土深度为2m 。
基坑支护计算简图见图6 作用在支护上的附加荷载为2kPa51.8)2/4245tan(102)2/4245(tan 221-=︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯=a e KPa )2/4245tan(102)2/4245(tan 5.15.17222︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+=)(上a e30.3-=KPa)2/3545tan(302)2/3545(tan 5.15.17222︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+=)(下a e58.23-=KPa)2/3545tan(302)2/3545(tan 25.185.15.17223︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+⨯+=)(上a e55.13-=KPa)2/3245tan(452)2/3245(tan 25.185.15.17223︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+⨯+=)(下a e=-29.84KPa)2/3245tan(452)2/3245(tan 3.65.2025.185.15.17224︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+⨯+⨯+=)(a e 95.7=KPa)2/3245tan(452)2/3245(tan 3.85.2025.185.15.17225︒-︒⨯⨯-︒-︒⨯⨯+⨯+⨯+=)(a e =15.51KPa36.162)2/3245tan(4524=︒-︒⨯⨯=p e KPa80.295)2/3245tan(452)2/3245(tan 0.25.2025=︒+︒⨯⨯+︒+︒⨯⨯=)(p e KPa基坑底面以下始终有:)]2/3245tan(452)2/3245(tan )5.20[(2︒-︒⨯⨯+︒-︒•=-x e e aik pjk)]2/3245tan(452)2/3245(tan )5.206.220[(2︒-︒⨯⨯-︒-︒•+-x=31.99KPa>0故取基坑底面为设计弯矩零点。