当前位置：文档之家 › 隧道工程课程设计

隧道工程课程设计

  • 格式：docx
  • 大小：120.57 KB
  • 文档页数：14

1初始条件

某高速公路隧道通过III 类围岩(即IV级围岩)，埋深H=30m，隧道围岩天然容重γ=23 KN/m3，计算摩擦角ф=35o ,变形模量E=6GPa,采用矿山法施工；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/hKNm，变形模量25hEGPa。

2隧道洞身设计

2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定

该隧道横断面是根据两车道高速公路IV级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下：

W—行车道宽度；取3.75×2m

C—余宽；因设置检修道，故余宽取为0m

J—检修道宽度；双侧设置，取为1.0×2m

H—建筑限界高度；取为5.0m2LL—左侧向宽度；取为1.0m

RL—右侧向宽度；取为1.5m

LE—建筑限界左顶角宽度；取1.0m

RE—建筑限界右顶角宽度；取1.0m

h—检修道高度；取为0.25m

隧道净宽为1.0+1.0+7.50+1.50+1.0=12m

设计行车速度为120km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m；隧道轮廓线如下图：

图1 隧道内轮廓限界图

根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为50cm（一次衬砌为15cm和二次衬砌35cm）通过作图得到隧道的尺寸如下：

图2 隧道内轮廓图

得到如下尺寸:11.2mR5.6mR9.47mR321，，

3隧道衬砌结构设计

3.1支护方法及衬砌材料

根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。

复合式衬砌应符合下列规定：

1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。

2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。

IV级围岩：

初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为12-15cm，拱墙的锚杆长度为2.5-3m，锚杆间距为1.0-1.2m；

二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm 因此确定衬砌尺寸及规格如下：

深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB20×2.5m，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。

初次衬砌：采用C25喷射混凝土，厚度为14.8cm。

防水板：采用塑料防水板及无纱布，且无纺布密度为300g/m2,防水板应采用铺满的EVA板防水层，厚度为2.0mm，搭接长度为150mm。

二次衬砌：根据《公路隧道设计规范》，采用C25号模筑防水混凝土，厚度为35cm。

整个衬砌厚度为14.8+0.2+35=50cm。

3.2隧道深浅埋的确定及围岩压力的计算

隧道的内轮廓尺寸为B=12.37m，H=13.69m

因为IV级围岩需要预留变形量，查《公路隧道设计规范》IV级围岩需预留变形量为50-80mm，衬砌厚度为50cm，又每侧超挖量为10cm，故隧道的近似开挖尺寸为：

由于是IV级围岩qp2.5hH

pH—深浅埋隧道的分界深度

qh—等效荷载高度

—跨度影响系数；)5(1tBi

i—围岩压力增减率，当15m-5Bt取i=0.1

埋深m785.16H30Hp故为深埋隧道。

又7.11.113.6514.97BHtt

可用公式qhq计算均布垂直压力：

因为该隧道围岩级别为IV围岩水平均不压力为：

4衬砌结构内力计算

4.1基本资料

公里等级 高速公路

围岩级别 IV级

围岩容重 r=23KN/m3

弹性抗力系数 K=0.18×106KN/m

变形模量 6GPaE

材料容重 3h/22mKN

材料变形模量 25GpaEh

衬砌厚度 d=0.5m

图3 衬砌结构断面图

4.2荷载的确定

隧道的内轮廓尺寸为B=12.37m，H=13.69m 因为IV级围岩需要预留变形量，查《公路隧道设计规范》IV级围岩需预留变形量为50-80mm，衬砌厚度为50cm，又每侧超挖量为10cm，故隧道的近似开挖尺寸为：

由于是IV级围岩qp2.5hH

pH—深浅埋隧道的分界深度

qh—等效荷载高度

—跨度影响系数；)5(1tBi

i—围岩压力增减率，当15m-5Bt取i=0.1

埋深m785.16H30Hp故为深埋隧道。

又7.11.113.6514.97BHtt

可用公式qhq计算均布垂直压力：

考虑一衬后的围岩释放变形折减系数0.4

（1）全部垂直荷载

q=61.768+11=72.768KN/m2

（2）围岩水平均布压力

e=0.4×72.768=29.1KN/m2

4.3衬砌几何要素

内轮廓线半径：5.6mr9.47mr21，

内径21rr，所画圆曲线端点截面与竖直轴线的夹角：

拱顶截面厚度0.5md0，拱底截面厚度0.5mdn

将半拱轴长度等分为8段，则

4.4计算位移

用辛普生法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算列表见表4-1

表4-1单位位移计算表

截

面 α sinα cosα x y d 1/I y/I y2/I (1+y)2/I 积

分

系

数1/3

0 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.500 96.000 0.000 0.000 96.000 1

1 15.250 0.263 0.965 1.575 0.221 0.500 96.000 21.216 4.689 143.121 4

2 30.500 0.508 0.862 2.992 0.842 0.500 96.000 80.832 68.061 325.725 2 注：1 I—-截面的惯性矩，I=bd3/12,b取单位长度

2不考虑轴力影响

单位位移值计算如下：

计算精度校核：

闭合差△=0

4.4.2载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移

1）每一块上的作用力(竖向力Q、水平力E、自重力G),分别由下面各式求得，

Qi =q×bi

Ei =e×hi

Gi =( di-1+di)/2×△S× rh

其中：bi——衬砌外缘相邻两截面间的水平投影长度

hi——衬砌外缘相邻两截面间的竖直投影长度

di——接缝i的衬砌截面厚度

均由图3直接量得，其值见表4-2。各集中力均通过相应图形的形心

表4-2载位移Mop计算表

截面 投影长度 集中力 S -Qaq -Gag -Gag

b h Q G E aq ag ae

0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

1 1.575 0.224 114.610 23.100 7.401 0.788 0.788 0.112 0.112 -18.191 -0.829

2 1.424 0.612 103.622 23.100 20.220 0.712 0.712 0.306 -73.779 -16.447 -6.187

3 1.210 0.950 88.049 23.100 31.388 0.605 0.605 0.475 -53.270 -13.976 -14.909

4 1.020 0.979 74.223 23.100 32.346 0.510 0.510 0.490 -37.854 -11.781 -15.833

5 0.932.8467.893 23.1093.999 0.467 0.467 1.423 -31.67-10.77-133.713 45.750 0.716 0.698 4.202 1.786 0.500 96.000 171.456 306.220 745.132 4

4 61.000 0.875 0.485 5.234 3.217 0.500 96.000 308.832 993.513 1707.177 2

5 76.250 0.971 0.238 6.168 5.610 0.500 96.000 538.560 3021.322 4194.442 4

6 91.500 1.000 -0.026 6.429 8.176 0.500 96.000 784.896 6417.310 8083.102 2

7 106.75 0.958 -0.288 6.007 10.722 0.500 96.000 1029.312 11036.283 13190.907 4

8 122.00 0.848 -0.530 4.972 13.020 0.500 96.000 1249.920 16273.958 18869.798 1

∑ 768.00 3547.072 29568.593 37430.737 3 5 0 2 6 3

6 0.267 2.566 19.429 23.100 84.781 0.134 0.134 1.283 -2.594 -3.084 -108.774

7 0.417 2.546 30.344 23.100 84.120 0.209 0.209 1.273 -6.327 -4.816 -107.085

8 0.785 2.298 57.123 23.100 75.926 0.393 0.393 1.149 -22.421 -9.067 -87.239

续表4-2

∑i-1（Q+G） ∑i-1E x y Δx Δy -Δx∑i-1（Q+G） -Δy∑i-1E Moip

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

0.000 0.000 1.531 0.194 1.531 0.194 0.000 0.000 -18.908

137.710 7.401 2.964 0.765 1.433 0.571 -197.338 -4.226

-316.885

264.431 27.621 4.210 1.676 1.246 0.911 -329.481 -25.163 -753.684

375.581 59.009 5.188 2.869 0.978 1.193 -367.318 -70.398 -1256.869

472.904 91.356 5.832 4.252 0.644 1.383 -304.550 -126.345 -1863.925

563.896 185.354 6.152 5.764 0.320 1.512 -180.447 -280.256 -2439.079

合集下载

隧道工程课程设计计算书

隧道工程课程设计计算书

目录

第1章设计目的 ............................................... 1

第2章设计原始资料 ........................................... 1

第3章隧道洞身设计 ........................................... 1

3.1隧道横断面设计 ........................................................... 1

3.1.1隧道建筑限界的确定 ................................................ 1

3.1.2隧道内轮廓线的确定 ................................................ 2

3.2隧道衬砌设计 ............................................................. 3

3.2.1隧道深浅埋的确定及围岩压力计算 ..................................... 3

3.2.2隧道衬砌方案的拟定 ................................................. 4

3.2.3隧道衬砌截面强度验算 ............................................... 5

3.3隧道洞室防排水设计 ....................................................... 5

3.4隧道开挖及施工方案 ....................................................... 6

3.4.1施工方案： ......................................................... 6

隧道课程设计-公路隧道结构设计与计算

隧道课程设计-公路隧道结构设计与计算

隧道工程课程设计

设计题目： 公路隧道结构设计与计算

1 课程设计任务书

1.1 目的和要求

1、课程设计是《隧道工程》课程教学的重要实践性环节，是使学生熟练掌握隧道设计

计算原理和计算方法的重要内容。要求每个学生高度重视，必须认真按时完成。

1.2 时间安排

根据高等学校土木工程专业 《隧道工程》 课程教学大纲要求： 本课程安排 一周的课程

设计，采取集中 进行的方式。 按照本学期本课程教学的实际教学情况， 对课程设计工作做

如下安排：

1、 根据教学进度，将课程设计任务布置给学生；

2、 学生在学期的第二周 内完成课程设计内容；

3、 课程设计计算书完成后， 在第三周交任课老师

1.3 课程设计题目及资料

1、 课程设计题目：公路隧道结构设计与计算

某 高速公路 隧道 （双向四车道，隧道长： 250m）通过Ⅲ 级围岩，埋深 H=20m，隧

道围岩天然容重γ =24KN/m3，计算摩擦角ф =45 , 采用钻爆法施工。

要求按高速公路设计速度 100km/h 考虑公路隧道建筑限界的横断面：

1) 按公路隧道要求对隧道衬砌进行结构设计（拟定结构尺寸） ；

2) 按规范确定该隧道的竖向均布压力和侧向分布压力；

3) 计算衬砌结构的内力（画出弯矩图和轴力图）；

4) 对衬砌结构进行配筋验算。

2、 参考资料：

（ 1） 中华人民共和国行业标准 《公路隧道设计规范》 JTG D70-2004, 人民交通出版社，

2004 年 9 月；

（ 2） 中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG

D62-2004, 人民交通出版社， 2004 年；

（ 3） 夏永旭 编著《隧道结构力学计算》 ，人民交通出版社， 2004 年；

（ 4） 有关 《隧道工程》 教材；

（ 5） 有关隧道设计图纸；

（ 6） 公路隧道、世界隧道、岩石力学与工程学报等期刊。

隧道工程课程设计

隧道工程课程设计

隧道工程课程设计说明书

The structural design of the Tunnel

作 者 姓 名：

专业、班级 ： 道桥 班

学 号 ：

指 导 教 师：

设 计 时 间： 目录

一．课程设计题目 .............................................................. 0

二．隧道的建筑限界 ............................................................ 0

三．隧道的衬砌断面 ............................................................ 0

四．荷载确定 .................................................................. 0

4.1围岩压力计算 ........................................................... 0

4.2围岩水平压力 ........................................................... 1

4.3深埋隧道荷载计算 ....................................................... 1

五．结构设计计算 .............................................................. 2

5.1计算基本假定 ........................................................... 2

河南理工大学隧道课程设计

河南理工大学隧道课程设计

《隧道工程》课程设计说明书

1

1．隧道断面设计

1.1隧道建筑限界设计

设计资料：高速公路三车道（设计速度：80km/h） V级围岩隧道（埋深100m）

需要设置的参数有：

侧向宽度L、车道宽度W、车道数、余宽C、检修道J、人行道R等。

综上，本隧道建筑限界参数如下：

车道宽度W=3.75m ；车道数=3；

侧向宽度𝐿𝑙=0.5m， Lr=0.75m；

建筑限界左顶角宽度𝐸𝑙=𝐿𝑙=0.5𝑚, 建筑限界右顶角宽度𝐸𝑟=𝐿𝑟=0.75𝑚

检修道J左右均为0.75m；

建筑限界高度：5.0m。（高速公路）

隧道路面横坡为单向坡。且坡度的设置应根据隧道长度、平纵线性等因素综合起来进行考虑，一般采用值1.5%~2%，本设计采用2%.

图1.1 高速公路隧道建筑界限（单位：cm）

1.2隧道的内轮廓线设计

本隧道为单向交通，隧道的路面横坡以单向坡合适，坡度设置为2%。内轮廓线与建筑限界最小应大于10cm。

根据《公路隧道设计规范条文说明》：

在设计时速为80km/h的高速公路中按照“三心圆”作图的方法

具体尺寸详见表1.1 《隧道工程》课程设计说明书

2

表1.1三车道隧道内轮廓几何尺寸

公路等级 设计速度（KM/h） 𝑅1 𝑅2 𝑅3 𝐴1 𝐴2 𝐴3

高速公路 80 717 1253 1434 770 250 290

2．隧道围岩压力计算

2.1 支护方法及衬砌材料

根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。

复合式衬砌应符合下列规定：

由规范8.4.2-2，对于三车道V级围岩，详见图2.1

图2.1三车道隧道复合式衬砌设计参数

初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为20-30cm，拱墙的锚杆长度为3.5-5m，锚杆间距为 0.5-1.0m；

二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为 60cm