同濟大學混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(地下通道)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN同濟大學混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(地下通道)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計地下通道結(jié)構(gòu)設(shè)計學院土木工程學院學號10xxxx姓名xxx指導教師柳獻日期2013年6月6日目錄前言 11.設(shè)計資料 1基本設(shè)計資料 1基本計算假定 12.設(shè)計構(gòu)思 2結(jié)構(gòu)選型 2橫截面尺寸選擇 33.結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和橫斷面設(shè)計 3荷載計算 3荷載組合及最不利荷載布置 5內(nèi)力分析 6抗浮驗算 11配筋計算 12裂縫寬度驗算 134.構(gòu)造要求 15設(shè)計資料基本設(shè)計資料為了聯(lián)通兩幢建筑的地下室，設(shè)計淺埋地下通道設(shè)計。周圍環(huán)境條件如圖1，橫斷面情況如圖2。圖1圖2基本資料如下：1、本地下通道結(jié)構(gòu)為重要結(jié)構(gòu)，設(shè)計使用年限為100年，耐久性等級為一級。2、通道外輪廓尺寸要求，埋置深度。地下水位位于地面以下；3、土層1：粉質(zhì)粘土，重度、內(nèi)摩擦角和粘聚力分別為，，；4、土層2：淤泥質(zhì)粘土，重度為,計算時考慮內(nèi)摩擦角和粘聚力分別在一定范圍內(nèi)變化：,；5、土層厚度以埋置深度為界；6、地面超載：；7、地面超載荷載分項系數(shù)為，水土壓力分項系數(shù)為8、混凝土強度等級：C30，重度，彈性模量，泊松比；9、鋼筋采用HPB335級；10、地基變形模量，泊松比?；居嬎慵俣?、結(jié)構(gòu)剛度遠大于地基土的剛度2、不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)向位移3、計算時忽略加腋的影響4、考慮荷載最不利組合設(shè)計構(gòu)思結(jié)構(gòu)選型根據(jù)題目要求，該地下通道外輪廓尺寸要求×，埋置深度。地下水位位于地面以下1m。而且通道上密布各種管道，在這樣的條件下若采用明挖法修建地下通道將會有占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大、易造成環(huán)境污染等弊端。故應采取暗挖施工工法，但是由于該地下通道總長只有55。8m，不便于展開盾構(gòu)施工。綜上分析，我們決定采用淺埋暗挖施工工法，可盡可能的避免上述弊端，最大限度的減少對周邊單位、居民生活和出行的影響。通道采用復合式襯砌支護，由鋼格柵加噴射混凝土初期支護和二次模筑混凝土襯砌組成。橫斷面尺寸選擇采用矩形通道截面，頂板、底版、側(cè)墻厚度均取600mm，中間隔墻厚度取400mm。邊角做450傾角支托，取S=400mm。綜上，該淺埋地下通道結(jié)構(gòu)布置尺寸示意圖如圖3。圖3結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和橫斷面設(shè)計荷載計算頂板荷載1.無超載覆土壓力：水壓力：頂板自重：合計2.有超載合計地基反力1.無超載2.有超載底板荷載1.無超載2.有超載側(cè)墻荷載（不考慮超載影響）主動土壓力：主動土壓力系數(shù)：頂板處土壓力：底板處土壓力：考慮內(nèi)摩擦角和粘聚力分別在一定范圍內(nèi)變化：,，通過對土壓力荷載函數(shù)的線性分析，得出結(jié)論為土壓力值在及的取值范圍內(nèi)都為單調(diào)遞減，即當、取最小值時取得最大值，當、取最大值時，得最小值。綜合上述分析，可知：頂板處土壓力：底板處土壓力：頂板處水壓力：底板處水壓力：車輛荷載查閱《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》，取車輛荷載為輪跨，每處輪子集中荷載70kN，作用在車道中間。荷載組合及最不利荷載布置綜上我們可以得出四種不同的基本荷載組合：假定不存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最大值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最大值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定不存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最小值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最小值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2在此基礎(chǔ)上，再分別在通道內(nèi)布置全部兩邊通道的車輛荷載，或單邊通道的車輛荷載，或不布置。由于車輛荷載在全部兩邊通道布置對結(jié)構(gòu)有利，故不予考慮。而單邊布置產(chǎn)生的附加荷載如下：圖4相比已得的最不利荷載，其帶來的影響（不利部分）微乎其微，改變量不足5%，故車輛荷載可不予考慮。內(nèi)力分析基本計算假定1、結(jié)構(gòu)剛度遠大于地基土的剛度。2、不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。3、計算時忽略加腋的影響。4、考慮荷載最不利組合。采用荷載結(jié)構(gòu)法計算內(nèi)力1.計算簡圖如圖5圖52.采用清華大學結(jié)構(gòu)力學求解器計算內(nèi)力取1m板帶寬，分別求得各荷載組合下的內(nèi)力圖，如圖5至圖16：圖6荷載組合1的彎矩圖（單位：kN/m）圖7荷載組合1的剪力圖（單位：kN）圖8荷載組合1的軸力圖（單位：kN）圖9荷載組合2的彎矩圖(單位：kN/m)圖10荷載組合2的剪力圖（單位：）圖11荷載組合2的軸力圖（單位：）圖12荷載組合3的彎矩圖（單位：kN/m）圖13荷載組合3的剪力圖（單位：）圖14荷載組合3的軸力圖（單位：）圖15荷載組合4的彎矩圖圖16荷載組合4的剪力圖（單位：）圖17荷載組合4的軸力圖（單位：）把上列所有內(nèi)力組合進行對比分析，可知除了中間隔墻為軸心受壓構(gòu)件外，其余均為偏心受壓構(gòu)件，且彎矩和軸力之比均很大，可判定為大偏心受壓構(gòu)件，經(jīng)進一步計算檢驗，確實為大偏心受壓構(gòu)件，故應選取最大彎矩、最小軸力進行正截面配筋設(shè)計。各截面的控制內(nèi)力如圖17、18。（彎矩圖軸力圖單位分別為kN/m、kN）抗浮驗算取1m板帶寬進行驗算。在安全范圍內(nèi)圖18（單位：kN/m）圖19（單位：）配筋計算考慮提高在動載作用下的構(gòu)件抗沖擊動力性能，構(gòu)件斷面一律配置雙筋（對稱配筋）?；炷帘Ｗo層厚度取50mm。設(shè)計荷載取值應取最不利截面（相鄰構(gòu)件邊緣）處計算荷載。如圖：圖20構(gòu)件計算長度的取值按兩段固定的的約束情況計算，取。其中、。對于長細比的構(gòu)件，無需考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸向力偏心距的影響，偏心距增大系數(shù)可取截面ABCC'DEE'FGMN545545545545545545545545545333ex2as'110110110110110110110110110e'As選配18@10018@10018@10018@10018@10018@10018@10018@10018@100實配As實配*G處配筋小于計算配筋量，但誤差在5%之內(nèi)，可以接受。另：以上配筋均為單側(cè)中間隔墻，構(gòu)造配筋即可。裂縫寬度驗算準永久值組合情況頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2同之前所做工作，找出最不利荷載情況，截面控制內(nèi)力如圖：圖21圖22鋼筋混凝土構(gòu)件在Ⅰ類和Ⅱ類環(huán)境中，計算的最大裂縫寬度不超過截面ABCDEFGNkAsC11111111NlNsC2C3Es200000200000200000200000200000200000200000d18161816181618e0ys245245245245245245245seszsw所得裂縫寬度