隧道課程設(shè)計--雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計

1、 隧道課程設(shè)計 (雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計) 目錄1、 課程設(shè)計題目及資料3 二、隧道凈空加寬3（一）加寬原因3 （二）加寬值的計算4三、襯砌內(nèi)輪廓線的確定4四、隧道的初期支護及二次襯砌的支護參數(shù)設(shè)計5 （一）初期支護的支護參數(shù)5 （二）二次支護5 （三）預留變形量65、 圍巖壓力6六、檢算支護強度6（一）襯砌結(jié)構(gòu)理想化6（二）荷載理想化7（三）取半結(jié)構(gòu)用彈性鏈桿法編程計算7七、雙線曲墻式襯砌的內(nèi)輪廓圖一、課程設(shè)計題目及資料計算以下條件的曲線隧道凈空加寬值，并畫出雙線曲墻式襯砌的內(nèi)輪廓線，標注詳細尺寸。設(shè)計該隧道的初期支護及二次襯砌的支護參數(shù)，并采用彈性鏈桿法檢算支護強度是否滿足

2、隧道設(shè)計規(guī)范的要求。雙線隧道；電力牽引；行車速度V=150km/h；曲線半徑為3530m；圍巖級別為級；隧道埋深為100m；隧道圍巖天然容重r=20KN/M3；車輛轉(zhuǎn)向架中心距l(xiāng)=18m；標準車輛長度，我國為L=26m。二、隧道凈空加寬（一） 加寬原因 1由于車輛通過曲線時轉(zhuǎn)向架中心線沿線路運行，而車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（外），中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移有（內(nèi)）。 2由于曲線外軌超高，車體向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，車輛限界上的控制點在水平方向上也會向內(nèi)產(chǎn)生一個偏移距離（內(nèi)）。（二） 加寬值的計算 車輛中間部分向曲線內(nèi)側(cè)的偏移內(nèi)為 內(nèi)=l/8R=4050/R車輛兩端向曲線外

3、側(cè)的偏移外為 外= (L-l) /R=4400/R外軌超高式車體響曲線內(nèi)側(cè)傾移內(nèi)為 內(nèi)=HE/150=2.7E 式中 E=0.76V/R則加寬值為： 內(nèi)側(cè)加寬 W1=內(nèi)+內(nèi) =4050/R+2.7E=14.2(cm) 外側(cè)加寬 W2=外=4400/R=1.2(cm)內(nèi)外側(cè)線路中線間的加寬值W3為 W3=8450/R=2.4(cm)總加寬 W=W1+W2+W3=17.8(cm)，實取20cm。三、襯砌內(nèi)輪廓線的確定 本隧道為雙線電氣化鐵路V級圍巖，巖體較差，需要設(shè)置仰拱。根據(jù)標準軌距鐵路建筑限界（GB146.2-83）、鐵道部（76）鐵基字893號文、鐵道部（79）鐵基字1394號文及（84）專

4、設(shè)標字第0067號文批準的“局部修改的雙線電氣化鐵路隧道襯砌內(nèi)輪廓”要求等進行繪制。繪制圖見（專隧（01）0034-05）。四、隧道的初期支護及二次襯砌的支護參數(shù)設(shè)計 由于該隧道圍巖等級為V級，圍巖穩(wěn)定性差。因而先用超前錨桿和小導管注漿來穩(wěn)定圍巖和加強掌子面開挖穩(wěn)定性，外加噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架來進行初期支護。用模筑混凝土來進行二次支護。（一） 初期支護的支護參數(shù)1、 超前錨桿：錨桿長度為3.0m，錨桿直徑d=20.0mm錨桿間距 環(huán)向1.2m，縱向1.0m。2、 小導管注漿小導管直徑d=45mm，熱軋無縫鋼管；小導管長度為4.0m;環(huán)向間距1.0m，縱向搭接長度1.5m；外插角取10。3、

5、噴混凝土選用C20，厚度25cm。4、 鋼筋網(wǎng)選用直徑為d=8mm，規(guī)格為2020cm。5、 鋼架采用WH150型鋼，用d=22mm縱向連接筋。剛間距0.8m。（二） 二次支護1、 拱部、邊墻 采用C20模筑混凝土來支護，厚度40cm。2、 仰拱 采用C20模筑混凝土，厚度30cm。（三） 預留變形量 取預留變形量為10cm五、圍巖壓力 根據(jù)我國鐵路隧道設(shè)計規(guī)范中推薦的計算圍巖豎向勻布松動壓力的公式： q=rh h=0.45（2）s-1.w （2）s-1為2的s-1次方）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。計算得 q=200.4516（1+0

6、.14）=201.6Kpa 圍巖水平均布壓力：根據(jù)經(jīng)驗公式級圍巖取0.5q 即：e=0.5201.6=100.8Kpa六、檢算支護強度（一）襯砌結(jié)構(gòu)理想化 隧道襯砌是實體拱式結(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。隧道襯砌單元劃分如下圖： 隧道襯砌單元劃分示意圖（二）荷載理想化（如下圖所示）（三） 取半結(jié)構(gòu)用彈性鏈桿法編程計算 程序計算結(jié)果如下:輸入數(shù)據(jù)： 10,20,2.5e7,100.8,201.6,1.5e5,1.5e5,0.40.0000,0.0000,0,1,0,1,0.41.1353,0.1405,0,1,1,1,

7、0.42.2281,0.5680,0,1,1,1,0.43.2051,1.2552,1,1,1,1,0.44.0209,2.1418,1,1,1,1,0.44.6294,3.2122,1,1,1,1,0.44.9714,4.3875,1,1,1,1,0.45.6080,5.6080,1,1,1,1,0.44.9547,6.2869,1,1,1,1,0.44.5500,7.9800,0,1,0,1,0.4 輸出結(jié)果： 1STEP NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP 1 0.423E-03 0.000E+00 0 0.423E-03 2 0.119E-02 -0.6

8、27E-02 0 0.638E-02 3 0.251E-02 -0.965E-02 0 0.997E-02 4 0.263E-02 -0.982E-02 1 0.102E-01 5 0.152E-02 -0.874E-02 1 0.887E-02 6 0.394E-04 -0.782E-02 1 0.782E-02 7 -0.125E-02 -0.736E-02 1 0.747E-02 8 -0.526E-03 -0.766E-02 1 0.767E-02 9 0.317E-02 -0.399E-02 1 0.510E-02 10 0.193E-01 0.000E+00 0 0.193E-01

9、 2STEP NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP 1 0.210E-01 0.000E+00 0 0.210E-01 2 0.225E-01 -0.125E-01 0 0.258E-01 3 0.255E-01 -0.201E-01 0 0.325E-01 4 0.260E-01 -0.208E-01 0 0.333E-01 5 0.213E-01 -0.166E-01 0 0.270E-01 6 0.122E-01 -0.113E-01 0 0.166E-01 7 0.322E-02 -0.868E-02 1 0.926E-02 8 0.158E-02 -0.

10、774E-02 1 0.790E-02 9 0.546E-02 -0.396E-02 0 0.675E-02 10 0.216E-01 0.000E+00 0 0.216E-01 3STEP NO. X-DISP Y-DISP X-SPRING R-DISP 1 0.117E+04 0.000E+00 0 0.117E+04 2 0.117E+04 0.184E-01 0 0.117E+04 3 0.117E+04 0.271E-01 0 0.117E+04 4 0.117E+04 0.198E-01 0 0.117E+04 5 0.117E+04 -0.323E-02 0 0.117E+04

11、 6 0.117E+04 -0.339E-01 0 0.117E+04 7 0.117E+04 -0.580E-01 0 0.117E+04 8 0.117E+04 -0.115E+00 0 0.117E+04 9 0.117E+04 -0.459E-01 0 0.117E+04 10 0.117E+04 0.000E+00 0 0.117E+04NO NI QI MI NJ QJ MJ 1 -1433.037 -838.033 72.943 1433.037 838.033 -1018.541 2 -1198.026 -579.563 969.711 1198.026 579.563 -16

12、90.169 3 -2418.584 -410.757 1900.766 2418.584 410.757 -2334.758 4 -962.757 -87.860 2368.592 962.757 87.860 -2460.995 5 -2715.951 295.147 2563.476 2715.951 -295.147 -2227.469 6 -1634.849 516.970 2338.375 1634.849 -516.970 -1678.039 7 -2134.576 -276.357 1706.915 2134.576 276.357 -2005.526 8 -1449.914 1350.673 2042.005 1449.914 -1350.673 -772.126 9 -1740.859 430.504 796.364 1740.859 -430.504 -25.744（四）襯砌設(shè)計檢算破損階段法及容許應(yīng)力法設(shè)計 抗壓檢算 混凝土及砌體矩形截面中心及偏心受壓構(gòu)件的抗壓強度應(yīng)按下式計算： 式中 為混凝土的抗壓極限強度； 為安全系數(shù)； 為截面的實際軸向力； 為結(jié)構(gòu)的縱向計算寬度； 為截面厚度； 為構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù) 抗裂檢算 從抗裂要求出發(fā)，混凝