隧道課程設(shè)計(jì)--雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計(jì)

1、 隧道課程設(shè)計(jì) (雙線電力牽引鐵路曲線隧道曲墻式襯砌設(shè)計(jì)) 目錄1、 課程設(shè)計(jì)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(jì)算4三、襯砌內(nèi)輪廓線的確定4四、隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)5 （一）初期支護(hù)的支護(hù)參數(shù)5 （二）二次支護(hù)5 （三）預(yù)留變形量65、 圍巖壓力6六、檢算支護(hù)強(qiáng)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(jì)算7七、雙線曲墻式襯砌的內(nèi)輪廓圖一、課程設(shè)計(jì)題目及資料計(jì)算以下條件的曲線隧道凈空加寬值，并畫(huà)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)，并采用彈性鏈桿法檢算支護(hù)強(qiáng)度是否滿足

2、隧道設(shè)計(jì)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(jí)別為級(jí)；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(biāo)準(zhǔn)車輛長(zhǎng)度，我國(guó)為L(zhǎng)=26m。二、隧道凈空加寬（一） 加寬原因 1由于車輛通過(guò)曲線時(shí)轉(zhuǎn)向架中心線沿線路運(yùn)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(diǎn)在水平方向上也會(huì)向內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)偏移距離（內(nèi)）。（二） 加寬值的計(jì)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(shí)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(jí)圍巖，巖體較差，需要設(shè)置仰拱。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路建筑限界（GB146.2-83）、鐵道部（76）鐵基字893號(hào)文、鐵道部（79）鐵基字1394號(hào)文及（84）專

4、設(shè)標(biāo)字第0067號(hào)文批準(zhǔn)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(jìn)行繪制。繪制圖見(jiàn)（專隧（01）0034-05）。四、隧道的初期支護(hù)及二次襯砌的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì) 由于該隧道圍巖等級(jí)為V級(jí)，圍巖穩(wěn)定性差。因而先用超前錨桿和小導(dǎo)管注漿來(lái)穩(wěn)定圍巖和加強(qiáng)掌子面開(kāi)挖穩(wěn)定性，外加噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架來(lái)進(jìn)行初期支護(hù)。用模筑混凝土來(lái)進(jìn)行二次支護(hù)。（一） 初期支護(hù)的支護(hù)參數(shù)1、 超前錨桿：錨桿長(zhǎng)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(dǎo)管注漿小導(dǎo)管直徑d=45mm，熱軋無(wú)縫鋼管；小導(dǎo)管長(zhǎng)度為4.0m;環(huán)向間距1.0m，縱向搭接長(zhǎng)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(hù)1、 拱部、邊墻 采用C20模筑混凝土來(lái)支護(hù)，厚度40cm。2、 仰拱 采用C20模筑混凝土，厚度30cm。（三） 預(yù)留變形量 取預(yù)留變形量為10cm五、圍巖壓力 根據(jù)我國(guó)鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中推薦的計(jì)算圍巖豎向勻布松動(dòng)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(jì)算得 q=200.4516（1+0

6、.14）=201.6Kpa 圍巖水平均布?jí)毫Γ焊鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式級(jí)圍巖取0.5q 即：e=0.5201.6=100.8Kpa六、檢算支護(hù)強(qiáng)度（一）襯砌結(jié)構(gòu)理想化 隧道襯砌是實(shí)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(shí)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?jiǎng)澐秩缦聢D： 隧道襯砌單元?jiǎng)澐质疽鈭D（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(jì)算 程序計(jì)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(jì)檢算破損階段法及容許應(yīng)力法設(shè)計(jì) 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(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算： 式中 為混凝土的抗壓極限強(qiáng)度； 為安全系數(shù)； 為截面的實(shí)際軸向力； 為結(jié)構(gòu)的縱向計(jì)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