曲墙式衬砌计算–副本.docVIP

附件1： 学 号： 课 程 设 计 题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 年 月 日 《隧道工程》课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 初始条件： 某高速公路隧道通过II围岩(即V)，埋深H=m，隧道围岩天然容重γ=，计算摩擦角ф= , 变形模量E=1.5GPa，采用法施工。 ，变形模量 要求完成的主要任务: 计算书部分： 确定公路建筑界限 ；2.根据公路等级及围岩类别用工程类比法确定支护方法及衬砌材料； 拟定隧道结构的界面尺寸（包括轮廓线半径及厚度）； 4. 隧道围岩压力计算（包括竖向力及水平力）； 5. 隧道结构内力计算、并画出弯矩图和轴力图。 图纸部分： 插图：隧道内轮廓限界图；结构抗力图；内利图（弯矩图和轴力图）。 图纸（A3图纸）：衬砌结构图（比例1：100）；隧道开挖方案（比例1：100） 时间安排： 隧道行车界限、结构界面尺寸拟定 1天 隧道围岩压力计算（竖向压力、水平压力） 0.5天 隧道结构力学计算（弯矩图和轴力图） 2.5天 施工方案设计 1天 指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 通过课程设计，使学生掌握公路隧道支护结构的基本计算方法， 熟悉矿山法在公路隧道施工中的工艺，掌握公路隧道施工设计的基本方法。 内径和所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角为 外轮廓线半径为 采用等截面拱圈衬砌。设计行车速度100KM/h 3拱形曲墙式衬砌结构计算 基本资料： 公路等级 山岭重丘高速公路 围岩级别 Ⅴ级 围岩容重 γS=20KN/m3 弹性抗力系数 K=0.18×106 KN/m 变形模量 E=1.5GPa 衬砌材料 C25喷射混凝土 材料容重 γh=22 KN/m3 变形模量 Eh=25GPa 二衬厚度 d=0.50m 衬砌结构端断面图（单位：mm） 荷载确定： 围岩竖向压力 根据《公路隧道设计规范》的有关计算公式及已知的围岩参数，代入公式 q=0.45 × 2S-1 ×γ×ω 其中： S——围岩的级别，取S=5； γ——围岩容重，取γ=20 KN/m3； ω——宽度影响系数，由式ω=1+i (B-5)计算， 其中，B为隧道宽度，B=12.50+2×0.5+2×0.10=13.70m，式中0.10为一侧平均超挖量;B5时，取i =0.1，ω=1+0.1*(13.70-5)=1.870 所以围岩竖向荷载（考虑一衬后围岩释放变形取折减系数0.4） q=0.45×16×20×1.870*0.4＝107.71 计算衬砌自重 g=1/2×(d0+dn ) ×γh=1/2×(0.5+0.5) ×22=11 根据我国复合式衬砌围岩压力现场量测数据和模型实验，并参考国内外有关资料，建议Ⅴ级围岩衬砌承受80%-60%的围岩压力，为安全储备这里取：72.70 全部垂直荷载 q= 72.70+11=83.70 围岩水平均布压力 e=0.4×83.70=33.48 衬砌几何要素 衬砌几何尺寸 内轮廓线半径： r1 =7.0 m , r2 = 5.5 m 内径r1，r2所画圆曲线的终点截面与竖直轴的夹角： α1=81.40°， α2 =112.45° 拱顶截面厚度d0 =0.5 m ,拱底截面厚度dn=0.5m。 半拱轴线长度S及分段轴长△S S =12.07m 将半拱轴长度等分为8段，则 △S=S/8=12.07/8=1.51 m △S/Eh =1.51/0.25×108 =6.03×10-8 m 各分块截面中心几何要素 各分块截面与竖直轴的夹角及截面中心点的坐标可以由图3直接量得，具体数值见表2-1。 计算位移 单位位移： 用辛普生法近似计算，按计算列表进行，单位位移的计算见表。 单位位移计算表