地下建筑结构课程设计-盾构隧道的断面选择及内力计算22222

盾构隧道设计指导书1000字
盾构隧道是一种常见的地下隧道建设方式，尤其适用于城市环境下的地下道路建设。

隧道设计的好坏直接影响着盾构隧道的施工效果和使用效益。

下面就盾构隧道设计的一些指导原则进行简要介绍。

一、隧道选择
在地质条件较为复杂的区域，需要进行详细的地质调查，评估地质环境的复杂程度。

同时，需要从经济性、社会性等方面进行全面评估，确定隧道的最佳位置。

二、隧道断面设计
盾构隧道的断面设计既要满足对交通工具的要求，也要确保路面的舒适性和通风效果。

一般来说，隧道断面的高度应根据交通工具的高度和通风需求进行设计，宽度应考虑车辆车身宽度和路面宽度等要素。

三、隧道长度和弯曲半径 design
隧道长度和弯曲半径的设计取决于道路的使用规模和具体位置。

在设计时还需结合地质情况和使用条件，确定最合适的长度和弯曲半径。

四、地质条件评估
地质环境复杂的区域，需要进行详细的地质调查，评估地下环境的复杂程度、土层的稳定性等因素。

同时这也是盾构隧道施工过程中需要关注的问题之一，需要制定合理的施工方案以避免地下水位、软弱土层、城市建筑物等对施工的影响。

以上就是盾构隧道设计的一些指导原则，需要根据实际情况进行具体细化，确保设计的科学合理性和实用性。

盾构隧道课程设计计算书一、课程目标知识目标：1. 让学生理解盾构隧道的概念、分类及构造，掌握其基本工作原理；2. 使学生掌握盾构隧道设计的基本流程、参数计算及施工技术；3. 引导学生了解盾构隧道工程中的常见问题及解决方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行盾构隧道设计计算的能力；2. 提高学生分析盾构隧道工程问题、提出解决方案的能力；3. 培养学生团队合作精神，提高沟通协调能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对盾构隧道工程的兴趣，激发学生探究精神；2. 引导学生关注盾构隧道工程的社会价值，增强学生的社会责任感；3. 培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德。

课程性质：本课程为工程专业课程，以盾构隧道设计计算为核心内容，强调理论与实践相结合。

学生特点：学生已具备一定的基础理论知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。

教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动参与课堂讨论，提高实践操作能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便在教学过程中进行有效评估。

二、教学内容1. 盾构隧道概述：介绍盾构隧道的定义、发展历程、分类及适用范围；教材章节：第一章第一节2. 盾构隧道构造与工作原理：分析盾构隧道的构造、工作原理及主要性能参数；教材章节：第一章第二节3. 盾构隧道设计计算：讲解盾构隧道设计的基本流程、参数计算及设计要点；教材章节：第二章4. 盾构隧道施工技术：介绍盾构隧道施工工艺、施工组织与管理；教材章节：第三章5. 盾构隧道工程案例分析：分析典型盾构隧道工程案例，总结经验教训；教材章节：第四章6. 盾构隧道工程问题及解决方法：探讨盾构隧道工程中常见问题及解决策略；教材章节：第五章7. 实践教学环节：组织学生进行盾构隧道设计计算练习，提高实际操作能力；教材章节：第六章教学内容安排与进度：本课程共计16学时，教学内容按以上七个部分进行安排，每个部分分配2学时，理论与实践相结合，确保学生充分掌握盾构隧道的设计计算和施工技术。

地下建筑结构课程设计计算书范本一：一、课程设计概述1.1 目标1.2 范围1.3 设计基础二、地下建筑结构设计计算2.1 地下建筑结构设计参数2.2 地下建筑结构荷载计算2.3 地下建筑结构承载力计算2.4 地下建筑结构变形计算三、地下建筑结构材料选用3.1 地下建筑结构材料特性分析3.2 地下建筑结构材料选用原则3.3 地下建筑结构材料性能计算四、地下建筑结构施工工艺4.1 地下建筑结构施工流程4.2 地下建筑结构施工方法4.3 地下建筑结构施工注意事项五、地下建筑结构安全评估5.1 地下建筑结构安全评估指标5.2 地下建筑结构安全评估方法5.3 地下建筑结构安全评估实例分析附件：附件一：地下建筑结构设计计算图纸附件二：地下建筑结构施工工艺图纸附件三：地下建筑结构安全评估报告法律名词及注释：1. 地下建筑结构设计规范：指国家相关标准规范中对地下建筑结构设计的要求和规定。

2. 地下建筑结构承载力：指地下建筑结构在外界荷载作用下能够承受的最大力量。

3. 地下建筑结构变形：指地下建筑结构在荷载作用下出现的形变和位移。

范本二：一、课程设计概述1.1 目标1.2 范围1.3 设计背景与意义二、地下建筑结构设计理论分析2.1 地下建筑结构设计原理2.2 地下建筑结构设计方法2.3 地下建筑结构设计参数确定三、地下建筑结构设计计算3.1 地下建筑结构荷载计算3.2 地下建筑结构承载力计算3.3 地下建筑结构变形计算3.4 地下建筑结构稳定性计算四、地下建筑结构材料选用4.1 地下建筑结构材料特性分析4.2 地下建筑结构材料选用原则4.3 地下建筑结构材料性能计算五、地下建筑结构施工工艺5.1 地下建筑结构施工流程5.2 地下建筑结构施工方法5.3 地下建筑结构施工注意事项六、地下建筑结构安全评估6.1 地下建筑结构安全评估指标6.2 地下建筑结构安全评估方法6.3 地下建筑结构安全评估实例分析附件：附件一：地下建筑结构设计计算图纸附件二：地下建筑结构施工工艺图纸附件三：地下建筑结构安全评估报告法律名词及注释：1. 地下建筑结构设计规范：指国家相关标准规范中对地下建筑结构设计的要求和规定。

盾构隧道荷载计算方法我折腾了好久盾构隧道荷载计算方法，总算找到点门道。

咱先说说土压力这一块的荷载计算吧。

一开始我真是瞎摸索，就知道土压力肯定和土的重量啊，隧道的深度之类的有关系。

我做过这么个尝试，就按照土力学里最基础的公式来算静止土压力，也就是认为土层是静止不动的这么个状态去计算压力。

我就把土的重度，隧道埋深那些数值往里套，感觉挺简单的是不？但实际上，这可差点让我吃了大亏。

后来我才发现这种计算方法太理想化了，像在软土地层里就非常不准确。

再来说说盾构推进过程中的附加荷载。

这个就很复杂啦。

你可以想象盾构机就像个在土里慢慢往前挤的大虫子。

我试过很多方法去估算这个附加荷载。

我有一次按照平均扩散角的方法去计算附加荷载，就是假设盾构机给土层的力量是沿着一个角度扩散开的，就像是把一个东西放在沙堆上，周围的沙子呈现一定角度散开那样。

可是我在考虑土层性质的时候就搞混了，不同的土层刚度不一样，这个扩散角肯定也不一样啊，我当时就简单地用了同一个数值，结果算得那叫一个离谱。

后来我就慢慢总结出来，在计算盾构隧道荷载的时候，一定要搞清楚地层的情况。

比如地层是软土还是岩石土，这个区别可大了。

如果是软土，很可能需要考虑土体受到盾构机挤压后的变形，这个变形又会反过来影响荷载。

如果是岩石土，那可能更多要考虑岩石的节理裂隙那些状况。

关于计算水压力的荷载，这也是我走过弯路的地方。

有水的情况下可不能简单的就用静水压力的公式。

像在有渗透的情况下，水压力就不是单纯的只和水深有关系了。

我之前没考虑到这个，结果就完全不对。

就是说在实际工程中，地下水的流动啊，排水效果啊这些都会影响水压力荷载。

还有就是建筑物附加荷载。

要是盾构隧道周边有建筑物，那就得考虑建筑物的自重给地层增加的压力，以及这个压力会怎么传播到盾构隧道上。

我只记得大概的方法，就是要根据建筑物基础的类型，比如是桩基础还是筏板基础，再根据它们和隧道的相对位置啊之类的去计算。

但是这里面具体的系数和计算方法在不同规范或者实际工程里还可能有变化，这个我还不是特别确定，不过我觉得多看实际工程案例的计算书肯定能搞明白。

盾构隧道课程设计引言盾构隧道是一项复杂的工程技术，用于建设地下交通隧道等大型基础设施。

本文将对盾构隧道的课程设计进行全面的探讨，包括设计原则、流程、关键技术等方面。

设计原则盾构隧道的设计需要考虑以下原则：1.安全性：隧道必须达到一定的安全标准，包括结构安全、地质灾害防治等。

2.经济性：设计需要在保证安全的前提下，尽可能节约成本，提高投资回报率。

3.可行性：设计方案必须符合实际施工条件，考虑现有技术和资源供应等因素。

4.环保性：隧道的设计应尽量降低对环境的影响，包括噪音、振动、污染等。

设计流程盾构隧道的设计流程通常包括以下几个阶段：前期调研1.项目背景：了解项目的背景、目标和需求，包括交通状况、城市规划等。

2.地质勘探：进行地质勘探，获取地质和地下水情况等必要数据。

3.隧道路线选择：根据勘探结果和其他条件，选择最佳的隧道路线。

初步设计1.结构设计：根据选定的路线，进行隧道的结构设计，确定隧道的断面形状、尺寸等。

2.施工工艺设计：制定隧道的施工工艺和方案，包括盾构机的选择和使用等。

详细设计1.参数计算：对隧道的结构、地质等参数进行计算和分析，确定设计的合理性和稳定性。

2.材料选择：选择适合的材料用于隧道的建设，包括隧道衬砌、防水材料等。

3.设备选择：对于盾构隧道来说，盾构机是关键设备之一，需要选择适合的盾构机型号和配置。

4.施工图纸：制定详细的施工图纸，包括隧道的剖面、开挖工程、支护结构等。

监理与验收1.施工监理：监督隧道的施工过程，确保施工按照设计要求进行。

2.竣工验收：对隧道的结构、安全等进行验收，判断是否符合设计要求。

关键技术盾构隧道设计过程中需要掌握以下关键技术：1.地质勘探技术：通过地质勘探获取地下地质数据，包括地层厚度、岩土类型、地下水位等。

2.隧道结构设计技术：根据勘探数据和工程要求，确定隧道的结构形式、断面和支护方案等。

3.盾构机技术：盾构机是盾构隧道施工的关键设备，设计需要对盾构机进行选择和配置。

《地下建筑结构设计》课程设计题目：盾构管片设计计算院部：工程技术学院专业：土木工程班级：组员及学号：一、设计功能：该段隧道为城市地铁区间段 二、称砌方式：根据设计要求盾构管片类型为平面型。

平面型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。

故决定采用C50钢筋混凝土平面型管片，管片厚度的选择，取决于土质条件、覆盖土层的厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素。

本工程的管片厚度选择为300mm ，管片内径为（2350+100*16=3950）mm ，管片的每环长度为1000mm 。

三、管片类型：平面型；管片外直径：D=3350mm ；管片型心半径：Rc=1975mm;管片宽度：B=1000mm ；管片厚度：t=300mm ；管片截面面积：）（2cm 30001000300=⨯=A ；管片单位重度：3c m /26KN =γ；管片的弹性模量：a 1030.37KP E ⨯=；管片截面的惯性矩：44-m 106276.1⨯=I /m ；混凝土轴心抗压强度标准值：a 43f c MP =；混凝土抗弯刚度有效系数η=1.0；钢筋混凝土弹性模量比n=c s /E E =15；混凝土弯矩增大率ζ=0.0.构件的容许应力见下图。

四、场地条件：土层条件：沙质土；土的单位重度：3/5.18m KN =γ，土的单位浮重度；3/5.8m KN =＇γ,土的内摩擦角：︒=21ϕ，土的粘聚力：kpa c 12=；土的侧压力系数：5.00=k ；超载：kpa p 100=；上部土层厚度：m H 5.7=；潜水位：地面水平线-3.0m ，m H w 5.40.35.7=-=；N 值：N=30；地基反作用系数：3/10m MN k =；水的单位重度：3/10m KN =γ五、 构件容许应力：混凝土标准强度：； 2ck =32.4MN m f 混凝土允许抗压强度：2ca =16.2MN m σ；混凝土抗弯刚度有效系数：η=1.0；钢筋与混凝土弹性模量比：5s 4c 2.010===5.803.4510E n E ⨯⨯；混凝土弯矩增大率：ξ=0.0；钢筋（SD35）允许强度：2sa =200MN m σ； 螺栓允许强度：2sa 240MN m σ=；六、盾构千斤顶;盾构千斤顶轴推力：1000kN T =10⨯片。

推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表隧道工程是一项复杂而重要的工程，而盾构隧道作为一种常见的隧道建造方法，其衬砌结构的设计和施工是至关重要的。

衬砌结构的设计需要考虑到各个方向上的内力分布情况，以保证隧道的安全和稳定性。

为了更好地理解和应用盾构隧道衬砌结构的内力分布特点，我们可以通过推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表来进行分析和设计。

在推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表时，首先需要了解盾构隧道衬砌结构的基本构造和工作原理。

盾构隧道衬砌结构一般由环片、撑拱和地基组成。

环片是盾构隧道衬砌结构的主要承重构件，它承受着来自地层和隧道内部压力的作用力。

撑拱作为辅助构件，可以增加隧道的稳定性和抗压能力。

地基则是盾构隧道衬砌结构的基础，承受着来自上部结构和地层的荷载。

在推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表时，需要考虑到衬砌结构在不同方向上的受力情况。

一般来说，盾构隧道衬砌结构的受力主要分为径向和切向两个方向。

在径向方向上，衬砌结构受到地层和隧道内部压力的作用，主要承受着挤压力和弯矩。

在切向方向上，衬砌结构受到地层和隧道内部荷载的作用，主要承受着剪力和轴力。

通过对盾构隧道衬砌结构断面内力分析的研究，可以推导出不同方向上的内力系数。

内力系数是衬砌结构在不同方向上受力的比例系数，可以用来评估结构的受力情况和设计衬砌结构的尺寸。

在推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表时，需要考虑到不同地层条件和隧道施工参数的影响。

不同地层条件会对衬砌结构的受力产生不同的影响，而隧道施工参数如盾构机的直径、推进速度等也会对衬砌结构的内力分布产生影响。

通过推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表，我们可以更好地理解和应用盾构隧道衬砌结构的内力分布特点。

这有助于我们设计和施工更安全、更稳定的盾构隧道。

同时，推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表也有助于提高工程师对盾构隧道衬砌结构的认识和理解，为隧道工程的设计和施工提供参考和指导。

在实际的工程应用中，推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表可以帮助我们更好地评估和优化衬砌结构的设计方案。

盾构法结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解盾构法的定义、原理及分类；2. 学生能够掌握盾构法的施工流程、关键技术和主要设备；3. 学生能够了解盾构法在国内外隧道工程中的应用案例。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析盾构法施工中可能出现的问题及解决方案；2. 学生能够通过小组合作，设计简单的盾构法施工方案，并进行展示和评价；3. 学生能够运用信息技术，收集、整理和分享盾构法相关资料。

情感态度价值观目标：1. 学生对盾构法及其在隧道工程中的应用产生兴趣，培养探索精神；2. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养团队合作意识；3. 学生通过了解盾构法在我国基础设施建设中的作用，增强国家自豪感。

课程性质：本课程属于工程技术类课程，旨在让学生了解盾构法的基本知识，培养学生的工程实践能力和团队合作精神。

学生特点：初中年级学生，具有一定的物理、数学基础，对新技术和新工艺感兴趣，喜欢动手实践。

教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 盾构法基本概念- 盾构法的定义与原理- 盾构法的分类及特点2. 盾构法施工技术- 施工流程及其关键环节- 主要设备功能与操作- 施工中常见问题及解决方案3. 盾构法应用案例分析- 国内外典型隧道工程案例- 案例分析：技术难点、创新点及启示4. 盾构法施工方案设计- 设计原则与方法- 小组合作设计实践- 方案展示与评价5. 信息技术在盾构法中的应用- 资料收集与整理- 信息技术工具的使用- 成果分享与交流教学内容依据课程目标，结合教材相关章节进行组织。

具体安排如下：第一课时：盾构法基本概念第二课时：盾构法施工技术第三课时：盾构法应用案例分析第四课时：盾构法施工方案设计第五课时：信息技术在盾构法中的应用教学内容注重科学性和系统性，旨在帮助学生全面了解盾构法的相关知识，提高工程实践能力。

1． 设计荷载计算1.1 结构尺寸及地层示意图2q=20kN/mh =灰1.2 隧道外围荷载标准值计算（1） 自重 2/75.835.025m kN g h =⨯==δγ（2）竖向土压 若按一般公式：21/95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h ni i i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑=γ由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ，属深埋隧道。

应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：a 太沙基公式：)tan ()tan (0010]1[tan )/(p ϕϕϕγB hB he q e B c B --⋅+--=其中：m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=ϕ（加权平均值0007.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕ） 则：2)9.8tan 83.68.48()9.8tan 83.68.48(11/02.18920]1[9.8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =⋅+--=-- b 普氏公式：20012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p m KN B =⨯⨯==ϕγ2（3） （4） γϕc =2q e（5） 水压力按静水压考虑：a 竖向水压：2w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =p m KN γ b 侧向水压：2w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =q m KN γ2w2w w2/532.14=5.5)(48.8×9.8=H =q m KN +γ（6） 侧向土壤抗力 衬砌圆环侧向地层（弹性） 压缩量：)R 0.0454k EI 24()]R q (q -)q (q -)p [2(p =4c 4cw2e2w1e1w1e1⋅+⋅+++ηδ 其中：衬砌圆环抗弯刚度取2376.123265120.35×0.1103.45EI m KN ⋅=⨯⨯=衬砌圆环抗弯刚度折减系数取7.0=η；则：m 34410617.057.366600811.2261)925.2200000.04546.232651.70(24925.2)]14.325(154.06-)24.784(139.19-)24.78402.189([2=-⨯==⨯⨯+⨯⨯⨯+++⨯δ2-3r /35.1210617.000002=y k =q m KN =⨯⨯⋅（7） 拱底反力 w c c 1R R 2π -0.2146R +πg +p =P γγe其中：21/02.189p mKN e =2/75.8m kN g = 3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ，与拱背土压对应 则：2R /91.17410 955.2 2π-6.7955.20.2146+75.8π+189.02=P m KN =⨯⨯⨯⨯⨯。

目录第一章课程题目介绍 (2)第二章荷载计算 (3)第三章、盾构管片内力计算 (8)1、惯用修正法计算： (8)2、同济曙光荷载结构法进行计算： (11)3、惯用修正法计算与同济曙光软件荷载结构法计算结果进行比较 (18)第四章、盾构标准管片配筋与裂缝计算 (20)第五章、盾构纵向接头设计与张开度验算 (21)第六章、盾构管片局部受压验算 (23)第七章、盾构隧道抗浮验算 (25)第八章、盾构设计施工图绘制 (25)参考资料： (26)第一章课程题目介绍如图所示，为一软土地区地铁盾构隧道横断面，有一块封顶块K，两块邻接块L，两块标准块B以及一块封底块D六块管片组成，衬砌外D0=6200mm，厚度t=350mm，采用通缝拼装，地层基床系数k=20000kN/m3。

混凝土强度为C50，环向螺栓为5.8级（可用8.8级）M30，管片裂缝宽度允许值为0.2mm，接缝张开允许值为3mm。

地面超载为20kPa。

试计算衬砌受到的荷载，并用荷载-结构法按均质圆环计算衬砌内力，画出内力图，并进行隧道抗浮、管片局部抗压、裂缝、接缝张开等验算及一块标准管片配筋计算。

说明：1、灰色淤泥质粉质粘土上层厚度1350mm，根据后3位学号ABC调整，1350+ABC*50 （mm），故在本设计中灰色淤泥质粉质粘土上层厚度取为：1350+123×50=13505mm2、同济曙光等软件进行本题的荷载—结构法计算（能增加地层-结构法计算更好！）3、课程设计计算书、图Email形式提交。

第二章荷载计算荷载计算主要考虑基本使用阶段的情况进行计算，其中作用在盾构隧道管片上的荷载主要包括管片自重g（假设初衬的防水效果良好，不需要设置二次衬砌）、竖向土压力q、拱背土压力G（在内力计算时，将其简化为作用在拱背上的均布荷载）、地面超载q（在内力计算时，将其叠加到作用在拱背上的竖向土压力中）、侧向均匀主动土压力p1、侧向三角形主动土压力p2、侧向土层抗力qk、作用在盾构管片上的水压力、拱底反力PR（在内力计算中，不需要使用）。

可编辑修改精选全文完整版1 二次衬砌内力计算1.1基本资料结构断面图如图1所示。

围岩级别为V 级，容重3/18m kN =γ,围岩的弹性抗力系620.1510/K kN m =⨯，衬砌材料为C45混凝土，弹性模量为Kpa E 71035.3⨯=容重3/25m KN =γ图1.1 结构断面图2.计算作用在衬砌结构上的主动荷载 2.1隧道深浅埋的确定坍落拱高度按下式计算：[])5(1245.01-+⨯⨯=-t s qB i hⅤ级围岩，s=5；B>5，i=0.1[]m h q 299.14)586.14(1.01245.04=-⨯+⨯⨯=浅埋隧道分界深度：m h H q P 748.355.2=⨯=因为m H m H m h p q748.3534299.14=<=<=，所以是浅埋隧道2.2竖直和水平荷载垂直力：取00246.0,40,86.14,34=====g g t m B m Hφθφ744.2445.0839.0839.0)1704.0(839.0tan tan tan )1(tan tan tan 2=-⨯++=-++=θφφφφβg gg g[]283.0tan tan )tan (tan tan 1tan tan tan =+-+-=θφθφββφβλg g gm kN B H H q t /567.435)445.0283.086.14341(3418)tan 1(=⨯⨯-⨯⨯=⨯⨯-⨯=θλγ水平力：mkN H e /196.173283.034181=⨯⨯==λγ()m kN h e /094.238283.03474.12182=⨯+⨯==λγ()()m kN e e e /645.205094.238196.173212121=+⨯=+⨯=3.半拱轴线长度3.1衬砌的几何尺寸内轮廓线半径：m r m r 5.265.621==，内径21r r ，所画圆曲线端点截面与竖直轴线的夹角：0201140,109==ϕϕ拱顶截面厚度：m d 5.00=， 拱底截面厚度：m d n 6.0=。

推导盾构隧道衬砌结构断面内力系数表隧道工程是一项复杂而庞大的工程，其中盾构隧道是其中一种常见的施工方法。

盾构隧道的衬砌结构是保证隧道安全稳定的重要组成部分之一。

衬砌结构的设计需要考虑到内力的作用，不同的内力会对衬砌结构产生不同的影响。

因此，了解和分析衬砌结构断面内力系数对于设计和施工具有重要意义。

衬砌结构断面内力系数表是一种用来记录和计算不同内力系数的工具。

该表可以帮助工程师和设计师更好地理解和评估衬砌结构的受力情况，从而进行合理的设计和施工。

在盾构隧道衬砌结构设计中，常会用到以下几种内力系数：轴向内力系数、弯矩内力系数、剪力内力系数和扭矩内力系数。

轴向内力系数是指在衬砌结构中由于轴向力的作用而产生的内力系数。

衬砌结构在施工过程中会承受来自地层和水压的轴向力，因此轴向内力系数对于衬砌结构的设计和施工至关重要。

根据不同的轴向内力系数，可以选择合适的衬砌材料和结构形式，从而确保衬砌结构的稳定性和安全性。

弯矩内力系数是指在衬砌结构中由于弯矩的作用而产生的内力系数。

盾构隧道在施工过程中会受到来自地层和水压的弯矩作用，而弯矩内力系数可以帮助工程师和设计师确定合适的衬砌结构形式和尺寸，以抵抗这些弯矩力的作用。

通过合理选择弯矩内力系数，可以确保衬砌结构的稳定性和耐久性。

剪力内力系数是指在衬砌结构中由于剪力的作用而产生的内力系数。

剪力是指隧道内部不同部分之间产生的相对滑动力，它会对衬砌结构产生不同的影响。

剪力内力系数可以帮助工程师和设计师确定合适的衬砌结构形式和材料，以抵抗这些剪力的作用。

通过合理选择剪力内力系数，可以提高衬砌结构的抗剪性能和稳定性。

扭矩内力系数是指在衬砌结构中由于扭矩的作用而产生的内力系数。

扭矩是指隧道内部不同部分之间产生的相对扭转力，它也会对衬砌结构产生不同的影响。

扭矩内力系数可以帮助工程师和设计师确定合适的衬砌结构形式和材料，以抵抗这些扭矩的作用。

通过合理选择扭矩内力系数，可以提高衬砌结构的抗扭性能和稳定性。

1． 设计荷载计算1.1 结构尺寸及地层示意图ϕ=7.2ϕ=8.92q=20kN/m图1-1 结构尺寸及地层示意图如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：mm 43800 50*849+1350h ==灰。

按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。

1.2 隧道外围荷载标准值计算（1） 自重 2/75.835.025m kN g h =⨯==δγ（2）竖向土压 若按一般公式：21/95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h ni i i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑=γ由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ，属深埋隧道。

应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：a 太沙基公式：)tan ()tan (0010]1[tan )/(p ϕϕϕγB hB he q e B c B --⋅+--= 其中：m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=ϕ（加权平均值0007.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕ） 则：2)9.8tan 83.68.48()9.8tan 83.68.48(11/02.18920]1[9.8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =⋅+--=-- b 普氏公式：20012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p m KN B =⨯⨯==ϕγ 取竖向土压为太沙基公式计算值，即：21/02.189p m KN e =。

（3） 拱背土压 mkN R c /72.286.7925.2)41(2)41(2G 22=⨯⨯-⨯=⋅-=πγπ。

其中：3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ。

（4） 侧向主动土压 )245tan(2)245(tan )(q 0021ϕϕγ-⋅--⋅+=c h p e e其中：21/02.189p m KN e =，3/4.785.5205.41.7645.18m KN =⨯+⨯=γ0007.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕkPa c 1.1285.5205.41.12645.12.12=⨯+⨯=则：2000021/00.121)27.745tan(1.122)27.745(tan 02.189q m KN e =-⨯⨯--⨯= 2000022/06.154)27.745tan(1.122)27.745(tan )85.54.702.189(q m KN e =-⨯⨯--⨯⨯+=（5） 水压力按静水压考虑：a 竖向水压：2w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =p m KN γ b 侧向水压：2w1w w1/478.24=48.8×9.8=H =q m KN γ2w2w w2/532.14=5.5)(48.8×9.8=H =q m KN +γ（6） 侧向土壤抗力 衬砌圆环侧向地层（弹性） 压缩量：)R 0.0454k EI 24()]R q (q -)q (q -)p [2(p =4c 4cw2e2w1e1w1e1⋅+⋅+++ηδ 其中：衬砌圆环抗弯刚度取2376.123265120.35×0.1103.45EI m KN ⋅=⨯⨯= 衬砌圆环抗弯刚度折减系数取7.0=η；则：m34410617.057.366600811.2261)925.2200000.04546.232651.70(24925.2)]14.325(154.06-)24.784(139.19-)24.78402.189([2=-⨯==⨯⨯+⨯⨯⨯+++⨯δ2-3r /35.1210617.000002=y k =q m KN =⨯⨯⋅（7） 拱底反力 w c c 1R R 2π -0.2146R +πg +p =P γγe其中：21/02.189p mKN e =2/75.8m kN g = 3/6.728.1645.11.728.10.8645.1m KN =+⨯+⨯=γ，与拱背土压对应 则：2R /91.17410 955.2 2π-6.7955.20.2146+75.8π+189.02=P m KN =⨯⨯⨯⨯⨯。

《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道一、设计资料如图1所示，为一软土地区地铁盾构隧道的横断面，衬砌外径为6200mm，厚度为350mm，混凝土强度为C55，环向螺栓为5.8级。

管片裂缝宽度允许值为0.2mm，接缝张开允许值为3mm。

地面超载为20KPa。

图1 隧道计算断面土层分布图二、设计要求盾构隧道衬砌的结构计算采用自由变形的弹性均质圆环法并考虑土壤介质侧向弹性抗力来计算圆环内力。

试计算衬砌内力，画出内力图，并进行管片配筋计算、隧道抗浮、管片局部抗压、裂缝、接缝张开等验算。

三、计算原则及采用规范计算原则：（1）设计服务年限100年；（2）工程结构的安全等级按一级考虑；（3）取上覆土层厚度最大的横断面计算；（4）满足施工阶段，正常运营阶段和特殊情况下强度计算要求；（5）接缝变形在接缝防水措施所能适应的范围内；（6）成型管片裂缝宽度不大于0.2mm；（7）隧道最小埋深处需满足抗浮要求；采用规范：（1）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；（2）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）；（3）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；（4）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；（5）《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）；（6）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；（7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）。

《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道计算书姓名：班级：学号：指导教师：北方工业大学土木工程学院地空系2015年5月目录1 荷载计算-------------------------------------31.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------31.2 隧道外围荷载标准值-------------------------31.2.1 自重--------------------------------31.2.2 均布竖向地层荷载----------------------41.2.3 水平地层均布荷载----------------------41.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------51.2.5 底部反力-----------------------------51.2.6 侧向地层抗力--------------------------51.2.7 荷载示意图----------------------------62 内力计算---------------------------------------63 标准管片配筋计算--------------------------------83.1 截面及内力确定-----------------------------83.2 环向钢筋计算--------------------------------83.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------114 抗浮验算-------------------------------------105 纵向接缝验算--------------------------------125.1 接缝强度计算------------------------------125.2 接缝张开验算------------------------------146 裂缝张开验算------------------------------157 环向接缝验算----------------------------168 管片局部抗压验算-----------------------------179 参考文献-------------------------------18（一）基本使用阶段的荷载计算 （1）衬砌自重：δγ=h g （4.1） 式中 g —衬砌自重，kPa ；γh —钢筋混凝土容重，取为25kN/m 3 δ—管片厚度，m 。