地下工程設(shè)計(jì)原理與方法

1、課程設(shè)計(jì)地下工程設(shè)計(jì)原理與方法曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計(jì)姓名：杜存蒼學(xué)號200902234班級：土木095班指導(dǎo)老師：李德武2013年9月22日蘭州交通大學(xué) # i、課程設(shè)計(jì)題目計(jì)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(biāo)注詳細(xì)尺寸。設(shè)計(jì)該隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)，并用彈性鏈桿法檢算支護(hù)強(qiáng)度是否滿足隧道設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。*雙線隧道；*電力牽引；*行車速度150km/h；*曲線半徑2430m；*圍巖級別V級；*深埋隧道。二、限界確定該隧道為新建的電力牽引雙線隧道，采用隧限2B如下圖：圖1隧道建筑限界 三、凈空加寬計(jì)算1,由于車輛通過曲線時(shí)轉(zhuǎn)向架中心線沿線路運(yùn)行，而車輛

2、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(d)，中間向曲線內(nèi)側(cè)偏移有(d)。此外，由于曲線外夕卜內(nèi)1軌超高，車體向曲線內(nèi)側(cè)傾斜，車輛限界上的控制點(diǎn)在水平方向上也會向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)偏移距離(d)。內(nèi)22,雙線曲線隧道加寬值的計(jì)算：R=2340m;V=150km/hd=4050/R=4050/2340=1.731cm內(nèi)id=4400/R=4400/2340=1.880cm外E=0.75V2/R=0.76*1502/2340=7.308cmd=2.7E=2.7*7.308=19.732cm內(nèi)2W=d+d=1.731+19.732=21.463cm內(nèi)1內(nèi)2W=d=1.880cm外由于EE

3、內(nèi)夕卜W=8450/R=3.611cm3W=W+W+W=21.463+1.880+3.611=26.954cm123為施工方便，實(shí)取總加寬w=30.00(cm)內(nèi)測線路中線至隧道中線的距離：d=200-0.5*(W-W-W)1123=200-0.5*(21.463-1.880-3.611)=192.014cm外側(cè)線路中線至隧道中線的距離：d=200+0.5*(W-W+W)2123=200+0.5*(21.463-1.880+3.611)=211.597cm四、襯砌內(nèi)輪廓圖1,計(jì)算三心圓拱圓弧半徑若f=542cm,二30，a=45cm,b=509cm貝UA=f+a(1+cos)/sin當(dāng)=30時(shí)

4、，A=f+0.26794a=554cm則r=0.5A+(a+b)(a+b)/A=0.5554+(509+45)(509+45)/554=5524cmR1=r-a/sin=554-90=464cm22,計(jì)算曲墻式襯砌邊墻圓弧半徑若h=257cm,b49cm,g=0則r=0.5(h+b)/(hsing+bcosg)=698cm11瘵圖2內(nèi)輪廓圖五，支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)1,荷載確定：寬度影響系數(shù)由于B=11.58m5m,則i=0.1w=1+i（B-5）=1+0.1*（11.58-5）=1.658有效高度h=0.45*2八（5-1）*1.658=11.938m豎直方向均布荷載q=rh=20*11.938=23

5、8.76Kpa水平方向均布荷載p=0.4*q=95.504Kpa2,材料擬定1）超前支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)V級圍巖自穩(wěn)能力較差，圍巖易坍塌，故此處擬定采用超前錨桿預(yù)支護(hù)，用以提高前方的圍巖約束；采用小導(dǎo)管注漿，用以加固掌子面。超前錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)主要如下：設(shè)置范圍，L=a/22a/3，取L=4.5m；錨桿直徑，V級圍巖，取d=20mm；錨桿長度，取l=4m,其中，錨桿縱向兩排之間設(shè)1.5m水平搭接段；錨桿環(huán)向間距，V級圍巖，取=50cm;錨桿鉆孔，取D=40mm；錨桿外插角，V級圍巖，?。怀涮钌皾{標(biāo)號，米用早強(qiáng)砂漿，取C20；小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì)參數(shù)主要如下：導(dǎo)管直徑，取d=45mm,熱軋無縫鋼管；導(dǎo)管長度，取1

6、二4m；造，（見下圖），注漿孔??；管頭圖3小導(dǎo)管攏注漿參數(shù)，水灰比，壓力P=l.OMPa，注漿量經(jīng)現(xiàn)場測量后確定；環(huán)向設(shè)置間距，取50cm；外插角，取15；縱向水平搭接長度，取1.5m。2）初期支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)類比V級圍巖復(fù)合襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)，給出本隧道初支設(shè)計(jì)參數(shù)如下：噴砼參數(shù)，采用C25噴砼，噴射厚度30cm；鋼筋網(wǎng)參數(shù)，采用（環(huán)縱）鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格20cm20cm，拱墻設(shè)；錨桿參數(shù)，采用錨桿，錨桿長度取L=3.5m，100cm80cm（環(huán)縱）。3二次襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)類比V級圍巖復(fù)合襯砌設(shè)計(jì)參數(shù)，給出本隧道二襯設(shè)計(jì)參數(shù)如下：拱墻參數(shù)，采用C25砼，砼厚度取40cm；仰拱參數(shù)，采用C25砼，砼厚度40cm；

7、4預(yù)留變形量取預(yù)留變形量為1Ocm。六、襯砌強(qiáng)度檢算1計(jì)算圍巖壓力深埋隧道圍巖壓力采用普氏理論求解如下：天然拱寬度：B=Bt+Ht=4490+7700=8935.6mm巖體堅(jiān)固性系數(shù)：f=0.557天然拱高度：Hk=15476.9mm豎向均布圍巖壓力：q=Hk=20X15.4769=309.54KPa水平均布圍巖壓力：e=(q+)=(309.54+X20X)X=300.81KPa4隧道襯鵬靴示意圖5彈性鏈桿半結(jié)構(gòu)示意圖2,輸入數(shù)值5 11,20,2.8e10,61.344,204.48,1000,1000,0.70,0,0,0丄0,0.70.79,0.81,0,1,1,1,0.7TOC o 1

8、-5 h z0.72.37,2.43,1,1,1,1,0.70.73.95,4.05,1,1,1,1,0.70.70.70.70.74.34,8.10,0,0,1,1,0.73,通過程序運(yùn)行所得結(jié)果NO.X-DISPY-DISPX-SPRINGR-DISP10.000E+00-0.780E+0000.780E+0020.689E-06-0.780E+0000.780E+0030.245E-05-0.780E+0010.780E+0040.468E-05-0.780E+0010.780E+0050.687E-05-0.780E+0010.780E+0060.857E-05-0.780E+0010

9、.780E+0070.893E-05-0.780E+0010.780E+0080.789E-05-0.780E+0010.780E+000.585E-05-0.780E+000.780E+00100.310E-05-0.780E+000.780E+0011O.OOOE+OO-0.780E+000.780E+002STEPNO.X-DISPY-DISPX-SPRINGR-DISP0.000E+00-0.780E+000.780E+00100.689E-06-0.780E+000.245E-05-0.780E+000.468E-05-0.780E+000.687E-05-0.780E+000.85

10、7E-05-0.780E+000.893E-05-0.780E+000.789E-05-0.780E+000.585E-05-0.780E+000.310E-05-0.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+000.780E+00)NIQIMINJQJMJ973.508153.5171250.713-973.508-153.517-1108.470-70.197498.328920.73270.197-498.328-435.2681123.058258.420356.785-11

11、23.058-258.42030.895838.261120.118-103.752-838.261-120.118203.4821920.2821346.672-137.744-1920.282-1346.6721498.469110.000E+00-0.780E+0010.780E+00123461259.686-53.762-1483.299-1259.68653.7621396.55871573.287-469.208-1488.352-1573.287469.2081208.1988960.211-450.322-1320.492-960.211450.322970.28592451

12、.617-786.447-913.547-2451.617786.447420.8310-531.298-352.207-283.091531.298352.20790.293七、隧道襯砌截面強(qiáng)度檢算e二M/N=1250.713/973.508=1.28m0.2d=0.2*0.7=0.14m0KN=2.0*973.508=1947.016KN0.2d=0.2*0.7=0.14m0KN=2.0*838.26=1676.52KN*1.75*Rbd/(6e/d-1)=1.0*1.75*17800*0.7/(6*0.24/0.7T)=2062.38KN 0 滿足要求e=M/N=1498.469/192

13、0.282=0.78m0.2d=0.2*0.7=0.14m0KN=2.0*1920.282=3840.56Kn0.2d=0.2*0.7=0.14m0KN=2.0*1259.686=2519.372KN0.2d=0.2*0.7=0.14mKN=2.0*1573.287=3146.57KN0.2d=0.2*0.7=0.14m丿0KN=2.0*96O.211=1920.42KN0.2d=0.2*0.7=0.14mKN=2.0*96O.211=1920.42KN0.2d=0.2*0.7=0.14mKN=2.0*531.298=1062.596KN*1.75*Rbd/(6e/d-l)=1.0*1.75*17800*1.0*0.7/(6*O.53/O.7-1)=2112.73KN滿足要求總結(jié)：經(jīng)檢驗(yàn)以上設(shè)計(jì)合理，滿足強(qiáng)度要求和施工要求。八，結(jié)束語在最后時(shí)候，我謝謝對我關(guān)心的老師，及幫助我的同學(xué)，我也從中學(xué)到了很多東西，這些東西不是我們呢在課堂上所學(xué)到的，我也認(rèn)為通過做課程設(shè)計(jì)，我對隧道更加有了清楚的認(rèn)識，我也對以后從事隧道等地下工程也有總體的認(rèn)識