参考——区间隧道结构设计

地铁区间隧道结构设计计算书
一、设计任务
对某区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。具体设计基本资 料如下： 1.1 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上 到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力 学指标如表 1，本地区地震烈度为 7 度。 表1 各层土的物理力学指标 厚度 重度 弹性抗力 变形模量 泊松 内摩擦 （m） γ 系数 E（GPa） 比μ 角ф （kN/ (Mpa/m） （o） 3 m） 5.9 3.2 4.9 9.8 5.2 6.7 16 18 19 19.5 20.0 20.0 22 50 90 100 120 150 200 300 0.8 0.9 1.2 1.5 1.8 2.0 2.5 0.4 0.35 0.32 0.32 0.32 0.30 0.35 20 21 22 25 23 27 35
土的类 型
粘聚力 C(Mpa)
杂填土 粉土 细砂 圆砾土 粉质粘 土 卵石土 基岩
0.005 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04
1.2 其他条件
地下水位在地面以下 4.2 处；隧道顶板埋深 10.7m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为 5 心圆马蹄形结构。
1

2

二、设计过程
2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； 可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有
上式中 s 为围岩的级别；B 为洞室的跨度；i 为 B 每增加 1m 时的围岩压力增 减率。 由于隧道拱顶埋深 10.7m，位于粉土层、细砂层和圆砾土中，根据《地铁设 计规范》10.1.2 可知 “暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定” 。 围岩为Ⅵ级围岩。则有
因为埋深 2.2 计算作用在结构上的荷载； 1 永久荷载 A 顶板上永久荷载 a. 顶板自重（可只考虑二衬）
，可知该隧道为极浅埋。
b. 地层竖向土压力 由于拱顶埋深 10.7m，则顶上土层有杂填土、粉土、细砂，且地下水埋深 4.2m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。
c. 地层竖向水压力
3

B 底板上永久荷载 a. 底板自重
b. 水压力（向上） ：
侧墙上永久荷载 地层侧向压力按主动土压力的方法计算，由于埋深在地下水位以下，需 考虑地下水的影响。(为简化计算，按水土分算) a. 侧墙自重
C
b. 对于隧道侧墙上部土压力： 用朗肯主动土压力方法计算
c. 对于隧道侧墙图层分界处土压力
=
4

d. 对于隧道圆心高度土压力
=
e. 对于隧道侧墙底部土压力
f. 对于隧道侧墙水压力
2 可变荷载 A 顶板上可变荷载 按《地铁设计规范》10.2.1 中第三条规定： 在道路下面的潜埋暗挖隧道，地面的车辆荷载按 10KPa 的均布荷载取值， 并不计动力作用影响。 人行荷载可以不用考虑。 B 底板上可变荷载 主要为列车车辆运行的可变荷载，一般取为
5

C
侧墙上可变荷载 由于到隧道上部地面车辆的运行，会导致侧向压力的增大：
3 偶然荷载 在本设计中，仅考虑比较简单的情况，偶然荷载可以不用计算。 2.3 进行荷载组合 1、承载能力极限状态 荷载组合采用 1.2 恒载+1.4 活载 根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有： 拱顶： 设计恒载：-290.3 设计活载：-14 底板： 设计恒载：148.6 设计活载：-7 侧墙（顶部） ： 设计恒载： 170.5 设计活载： 5.81 （底部） ： 设计恒载： 292.6 设计活载： 3.262 （x 方向；-150 （x 方向） ；-175 （x 方向） ；-150 （x 方向） ；-175 （y 方向） （y 方向） （y 方向） （y 方向）
2、正常使用极限状态 荷载组合采用 恒载+活载 根据以上各种计算，作用在隧道上的设计荷载有： 拱顶： 设计恒载：-241.9 设计活载：-10 底板： 设计恒载：123.8 设计活载：-5
6

侧墙（顶部） ：
设计恒载： 142.1 设计活载： 4.15
（x 方向；-125 （x 方向） ；-125 （x 方向） ；-125 （x 方向） ；-125
（y 方向） （y 方向） （y 方向） （y 方向）
（底部） ：
设计恒载：243.8 设计活载： 2
2.4 绘出结构受力图 根据荷载组合值，可以分别计算出拱顶、底板、侧墙和中墙的设计荷载值，如 下图：
2.5 利用 midas 程序计算结构内力 首先应进行单元划分，然后定义荷载和截面，加入边界条件。 在 midas 程序中施加各类荷载，然后运行后就可得到单元内力，弯矩图和轴 力图（如下） 。
7

（1） 承载能力极限状态 隧道断面的弯矩图
隧道断面的轴力图
8

（2） 正常使用极限状态
2.6 结构配筋计算和截面配筋图绘制（隧道结构取最不利截面配筋） 1. 配筋计算 经过计算，可知中墙顶部为最不利位置，沿隧道纵向取 1m 的计算单元，弯 矩最大为 204.05kN.m，轴力为 383.55kN，以此截面为控制截面进行配筋，为简 便计算，可以对称配筋。 由 于 截 面 长 度 b=1.0m ， 高 度 h=0.4m ， 计 算 长 度 L=0.5m ， 由 于 L 长细比 ? 5 ,可不用考虑偏心距增大系数的影响(即? = 0)。 h
M 204.05 ? ? 0.532m ? 0.3h ? 0.12m N 383.55 可先按照大偏心受压情况进行计算设计。 e0 ?
钢筋采用二级 HRB335 ，混凝土 C30 ，保护层厚度为 50mm，相对界限受压区高度
?b ? 0.550 。
偏心距 e ? ?e0 ? h / 2 ? as ? 0.532 ? 0.4 / 2 ? 0.05 ? 0.682m 受压区高度 x ?
N 383.55 ?103 ? ? 26.82mm ?1 fcb 1.0 ?14.3 ?1000
9

As ? As' ? ?
Ne ? ?1 f c bx(h0 ? x / 2) f y' (h0 ? as' ) 383.55 ?103 ? 682 ? 1.0 ? 14.3 ? 1000 ? 26.82 ? (340 ? 26.82 / 2) 300 ? (340 ? 50)
? 1567mm 2
可以采用 6? 20mm ，
As ? As' ? 1884mm2 ，满足间距要求
（如右图） 。 对于中墙，承受压力较大，为 883kN , 而且弯矩非常小， 可看作轴心受压构件。
N 883 ?103 ?c ? ? ? 1.766 N / mm2 ? 14.3N / mm2 , 满足条件。 Ac 1000 ? 500
2. 裂缝验算 裂缝验算公式： wmax ? ?cr?
? sk
Es
(1.9c ? 0.08
deq
?te
)
由于是偏心受压构件： ? cr ? 2.1
? ? 1.1 ? 0.65
?te? sk
ftk
，其中 ftk ? 2.01 ，
?te ?
As 1884 ? ? 0.00942 ? 0.01, 则取?te =0.01 Ate 0.5 ? 400 ?1000
? sk =N k (e ? ? h0 ) / As? h0
383.55 ?103 ? (682 ? 340) ? 1884 ? 340 ? 204.8 N / mm2
则有? ? 1.1 ? 0.65
?te? sk
ftk
? 1.1 ? 0.65
2.01 ? 0.462 0.01? 204.8
10

wmax ? ? cr?
? sk
Es
(1.9c ? 0.08
deq
?te
)
204.8 20 ? （1.9 ? 50+0.08 ? ） 5 2.0 ?10 0.01 =0.25mm>0.2mm =2.1? 0.462 ?
此时裂缝不满足要求，可以增加钢筋截面面积，经重新设计验算，取
6? 2 2 mm ,A 12 s ? 2 2 8mm
?te ?
As 2281 ? ? 0.0114 Ate 0.5 ? 400 ?1000
? sk =N k (e ? ? h0 ) / As? h0
383.55 ?103 ? (682 ? 340) ? 2281? 340 ? 169.1N / mm2
则有? ? 1.1 ? 0.65
?te? sk
ftk
? 1.1 ? 0.65
2.01 ? 0.422 0.0114 ?169.1
wmax ? ? cr?
? sk
Es
(1.9c ? 0.08
deq
?te
)
169.1 20 ? （1.9 ? 50+0.08 ? ） 5 2.0 ?10 0.01 =0.191mm<0.2mm，满足条件！ =2.1? 0.422 ?
由于在裂缝计算中是要求用标准荷载，而现在是用设计荷载进行计算，结果 稍微有一些出入，但强度和裂缝都能得到满足。 最后的截面配筋图如下：
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参考资料： [1] 《地铁设计规范》GB50157—2003 [2] 《铁路隧道设计规范》TB10003—2005 [3] 贺少辉《地下工程》2008 年版 北京交通大学出版社、清华大学出版社 [4] 关宝树《地下工程》2007 年版 高等教育出版社 [5] 李志业、曾艳华《地下结构设计原理与方法》 2005 年版 西南交通大学出版 社 [6] 曾亚武《地下结构设计原理》 2006 年版 武汉大学出版社 [7] 程文襄、王铁成《混凝土结构》 2008 年版 中国建筑工业出版社
三、附录
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3.1. 《地下结构课程设计》任务书 ——地铁区间隧道结构设计
本次地下结构课程设计是进行城市地铁区间隧道的结构设计，涉及“地下工程”这门课 的主要理论，通过设计，使学生更深入地掌握所学理论。 一、基本要求 1、 对设计从全局上把握，思路清晰，独立完成全部设计任务； 2、 设计计算正确无误，图纸清晰，符合规范要求； 3、 按计划及时上交设计，每位同学的计算参数不同，如发现抄袭者，将记为零分。 二、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出内力，并进行配筋计算。具体设计基本资料如下： 1、工程地质条件 线路垂直于永定河冲、 洪积扇的轴部， 第四纪地层沉积韵律明显， 地层由上到下依次为： 杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表 1，本地区地 震烈度为 7 度。 表1 各层土的物理力学指标 土的类型 厚度 天然重度 饱和重度 3 3 （m） γ （kN/m ） γ （kN/m ） 3.0 4.0 5.0 3.5 6.0 10.0 16 18 19 19.5 20.0 20.0 22 24 26 27 27.5 28 28.5 弹性抗 变形模量 泊松 力系数 E（GPa） 比μ (Mpa/m） 50 90 100 120 150 200 300 0.8 0.9 1.2 1.5 1.8 2.0 2.5 0.4 0.35 0.32 0.32 0.32 0.30 0.35 内摩擦 角ф （o） 20 21 22 25 23 27 35 粘聚力 C(Mpa) 0.005 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.04
杂填土 粉土 细砂 圆砾土 粉质粘土 卵石土 基岩
2、其他条件 地下水位在地面以下 5m 处；隧道拱顶埋深 6m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为双联 拱结构（隧道断面图 QJ10-JG-04） 。 三、设计过程 1、 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； 2、 计算作用在结构上的荷载（仅按使用阶段考虑） ； 3、 进行荷载组合； 4、 绘出结构受力图； 5、 利用 Frame 或 Sap 或 ANSYS 或其他程序计算结构内力； 6、 结构配筋计算和截面配筋图绘制； （隧道结构取最不利截面配筋） 7、 提交完整的设计书。 四、成果提交 成果包括两部分： 计算书和图纸。 计算书应规范， 包括设计基本资料、 详细的计算过程、 结构受力图、内力图、配筋计算。图纸应清晰，各项计算符合规范要求且应列出参考文献。
3.2 Frame 结构程序
13

0 54,55,0,0,2,1,1,1,1,1 1,1,0.0169,-0.1808 2,1,0.3986,-2.1725 3,1,1.0595,-2.3320 4,1,1.7231,-2.4651 5,1,2.4000,-2.5225 6,1,3.1000,-2.4826 7,1,3.7785,-2.3558 8,1,4.3532,-2.1503 9,1,4.7737,-1.7079 10,1,4.9545,-1.1620 11,1,5.0842,-0.5680 12,1,5.1230,-0.0243 13,1,5.1329,0.5093 14,1,5.0526,1.0539 15,1,4.8758,1.5641 16,1,4.6299,1.9769 17,1,4.2781,2.3816 18,1,3.8821,2.6848 19,1,3.3469,2.9436 20,1,2.7499,3.0758 21,1,2.0407,3.0537 22,1,1.4345,2.8667 23,1,0.9262,2.5663 24,1,0.5072,2.1630 25,1,0.0071,1.8486 26,1,-0.5072,2.1630 27,1,-0.9262,2.5663 28,1,-1.4345,2.8667 29,1,-2.0407,3.0537 30,1,-2.7499,3.0758 31,1,-3.3469,2.9436 32,1,-3.8821,2.6848 33,1,-4.2781,2.3816 34,1,-4.6299,1.9769 35,1,-4.8758,1.5641 36,1,-5.0526,1.0539 37,1,-5.1329,0.5093 38,1,-5.1230,-0.0243 39,1,-5.0842,-0.5680 40,1,-4.9545,-1.1620
14

41,1,-4.7737,-1.7079 42,1,-4.3532,-2.1503 43,1,-3.7785,-2.3558 44,1,-3.1000,-2.4826 45,1,-2.4000,-2.5225 46,1,-1.7231,-2.4651 47,1,-1.0595,-2.3220 48,1,-0.3986,-2.1725 49,1,0.0,-1.3904 50,1,0.0,-0.8134 51,1,0.0,-0.2236 52,1,0.0,0.3326 53,1,0.0,0.9646 54,1,0.0,1.5208 1,1,1,2 2,1,2,3 3,1,3,4 4,1,4,5 5,1,5,6 6,1,6,7 7,1,7,8 8,1,8,9 9,1,9,10 10,1,10,11 11,1,11,12 12,1,12,13 13,1,13,14 14,1,14,15 15,1,15,16 16,1,16,17 17,1,17,18 18,1,18,19 19,1,19,20 20,1,20,21 21,1,21,22 22,1,22,23 23,1,23,24 24,1,24,25 25,1,25,26 26,1,26,27 27,1,27,28 28,1,28,29 29,1,29,30
15

30,1,30,31 31,1,31,32 32,1,32,33 33,1,33,34 34,1,34,35 35,1,35,36 36,1,36,37 37,1,37,38 38,1,38,39 39,1,39,40 40,1,40,41 41,1,41,42 42,1,42,43 43,1,43,44 44,1,44,45 45,1,45,46 46,1,46,47 47,1,47,48 48,1,48,1 49,1,1,49 50,1,49,50 51,1,50,51 52,1,51,52 53,1,52,53 54,1,53,54 55,1,54,25 3.0e7,1.25e7,5.333e-3,0.4,1.2,1.2e5,0,0,0,0.4,0.2 3.0e7,1.25e7,10.417e-3,0.5,1.2,1.2e5,0,0,0,0.5,0.25 1,1,1,2 2,1,1,2 3,1,1,2 4,1,1,2 5,1,1,2 6,1,1,2 7,1,1,2 8,1,1,2 9,1,1,2 10,1,1,2 11,1,1,2 12,1,1,2 13,1,1,2 14,1,1,2
16

15,1,1,2 16,1,1,2 17,1,1,1 18,1,1,1 19,1,1,1 20,1,1,1 21,1,1,1 22,1,1,1 23,1,1,1 24,1,1,1 25,1,1,1 26,1,1,1 27,1,1,1 28,1,1,1 29,1,1,1 30,1,1,1 31,1,1,1 32,1,1,1 33,1,1,2 34,1,1,2 35,1,1,2 36,1,1,2 37,1,1,2 38,1,1,2 39,1,1,2 40,1,1,2 41,1,1,2 42,1,1,2 43,1,1,2 44,1,1,2 45,1,1,2 46,1,1,2 47,1,1,2 48,1,1,2 49,1,2,1 50,1,2,1 51,1,2,1 52,1,2,1 53,1,2,1 54,1,2,1 55,1,2,1 3,55 1,0 ,68.82,0,0,1
17

2,0, 68.82,0,0,1 3,0, 68.82,0,0,1 4,0,61.82,0,0,1 5,-208.532,61.82,0,0,1 6,-206.642,61.82,0,0,1 7,-202.882,68.82,0,0,1 8,-195.542,-21,0,0,1 9,-184.352, -21,0,0,1 10,-174.572, -21,0,0,1 11,-158.552, -21,0,0,1 12,-146.352, -21,0,0,1 13,-134.142, -21,0,0,1 14,-122.202, -21,0,0,1 15,-111.752, -21,0,0,1 16,-102.492, -21,0,0,1 17,-94.479, -21,0,0,1 18,-87.666,-172.2,0,0,1 19,-83.687,-172.2,0,0,1 20,0,-179.2,0,0,1 21,0,-179.2,0,0,1 22,0, -179.2,0,0,1 23,0, -179.2,0,0,1 24,0, -179.2,0,0,1 25,0, -179.2,0,0,1 26,0, -179.2,0,0,1 27,0, -179.2,0,0,1 28,0, -179.2,0,0,1 29,0, -179.2,0,0,1 30,83.687,-172.2,0,0,1 31,87.666,-172.2,0,0,1 32,94.479, -21,0,0,1 33,102.492, -21,0,0,1 34,111.752, -21,0,0,1 35,122.202, -21,0,0,1 36,134.142, -21,0,0,1 37,146.352, -21,0,0,1 38,158.552, -21,0,0,1 39,174.572, -21,0,0,1 40,184.352, -21,0,0,1 41,195.542,-21,0,0,1 42,202.882,68.82,0,0,1 43,206.642,61.82,0,0,1 44,208.532,61.82,0,0,1 45,0,61.82,0,0,1
18

46,0, 68.82,0,0,1 47,0, 68.82,0,0,1 48,0 ,68.82,0,0,1 49,0 ,-15,0,0,1 50,0 ,-15,0,0,1 51,0 ,-15,0,0,1 52,0 ,-15,0,0,1 53,0 ,-15,0,0,1 54,0 ,-15,0,0,1 55,0 ,-15,0,0,1
3.3 内力计算结果
(15). TOTAL INTER FORCE ELEMENT ------------------------------------------------------------------------ELEMENT NO. NODE2-N 1 -0.42916E+03 2 -0.26471E+03 3 -0.23030E+03 4 -0.20666E+03 5 -0.19741E+03 6 -0.19309E+03 7 -0.20267E+03 8 -0.22426E+03 9 -0.27412E+03 10 -0.30035E+03 11 -0.32282E+03 12 -0.32985E+03 13 NODE1-N NODE2-Q NODE1-Q NODE2-M -0.11464E+02 0.16422E+03 -0.55113E+01 -0.82076E+02 -0.10886E+03 -0.10651E+03 -0.74488E+02 -0.14742E+02 0.31668E+02 0.41486E+02 0.52965E+02 0.58806E+02 0.78019E+02
19
NODE1-M
-0.45495E+03 0.35069E+02 -0.12376E+03 -0.16422E+03 -0.27538E+03 -0.34316E+03 0.16541E+03 0.55106E+01 -0.23928E+03 -0.17934E+03 0.56104E+02 0.82076E+02 -0.21019E+03 -0.82834E+02 0.21276E+01 0.10886E+03 -0.20325E+03 -0.31199E+02 -0.35979E+02 0.10651E+03 -0.21115E+03 0.85118E+01 -0.86828E+02 0.74488E+02 -0.22861E+03 0.46569E+02 -0.15351E+03 0.14742E+02 -0.29025E+03 0.34890E+01 -0.15355E+03 -0.31668E+02 -0.30936E+03 -0.80606E+02 -0.11873E+03 -0.41486E+02 -0.32513E+03 -0.94225E+02 -0.13558E+03 -0.52964E+02 -0.32977E+03 -0.92478E+02 -0.11592E+03 -0.58806E+02 -0.33151E+03 -0.64971E+02 -0.13791E+03 -0.78019E+02 -0.32617E+03 -0.66321E+02

-0.33516E+03 14 -0.32679E+03 15 -0.30802E+03 16 -0.28561E+03 17 -0.26402E+03 18 -0.21720E+03 19 -0.18478E+03 20 -0.18025E+03 21 -0.22451E+03 22 -0.29355E+03 23 -0.37156E+03 24 -0.38513E+03 25 -0.33548E+03 26 -0.31990E+03 27 -0.24782E+03 28 -0.19329E+03 29 -0.17725E+03 30 -0.19724E+03 31 -0.23796E+03 32 -0.24735E+03 33 -0.26492E+03 34 -0.28976E+03 35
-0.12179E+03 -0.93403E+02 -0.30988E+03 -0.64160E+02 -0.81469E+02 -0.98637E+02 -0.28885E+03 -0.66313E+02 -0.14426E+02 -0.86888E+02 -0.26397E+03 -0.88440E+02 0.59000E+02 -0.48748E+02 -0.24633E+03 -0.13162E+03 0.10760E+03 0.10908E+02 -0.23690E+03 -0.15863E+03 0.65787E+02 0.77616E+02 -0.19621E+03 -0.11406E+03 0.11299E+02 0.11594E+03 -0.17629E+03 -0.56500E+02 -0.70527E+02 0.11097E+03 -0.19249E+03 0.20267E+02 -0.12407E+03 0.65183E+02 -0.24721E+03 0.68496E+02 -0.14691E+03 0.15910E+01 -0.31950E+03 0.75308E+02 -0.12941E+03 -0.57936E+02 -0.33744E+03 0.20236E+03 -0.27823E+03 -0.19988E+03 -0.38355E+03 -0.28435E+03 0.20572E+03 -0.56345E+02 -0.37197E+03 -0.12843E+03 0.74337E+02 0.26165E+01 -0.29416E+03 -0.14606E+03 0.67641E+02 0.65704E+02 -0.22531E+03 -0.12338E+03 0.19580E+02 0.11105E+03 -0.18121E+03 -0.70079E+02 -0.56948E+02 0.11571E+03 -0.18582E+03 0.11499E+02 -0.11426E+03 0.77261E+02 -0.21826E+03 0.65746E+02 -0.15859E+03 0.10578E+02 -0.26504E+03 0.10735E+03 -0.13137E+03 -0.48952E+02 -0.28656E+03 0.58544E+02 -0.88276E+02 -0.86924E+02 -0.30893E+03 -0.14751E+02 -0.66214E+02 -0.98569E+02 -0.32765E+03 -0.81752E+02
0.93403E+02 0.98636E+02 0.86889E+02 0.48748E+02 -0.10908E+02 -0.77616E+02 -0.11594E+03 -0.11097E+03 -0.65183E+02 -0.15907E+01 0.57936E+02 0.20405E+03 0.56345E+02 -0.26167E+01 -0.65704E+02 -0.11105E+03 -0.11571E+03 -0.77261E+02 -0.10578E+02 0.48952E+02 0.86924E+02 0.98568E+02
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地铁车站结构设计

地铁车站结构设计 车站是旅客上、下车的集散地, 也是列车始发和折返的场所, 是地下铁道路网中的重要建筑。 在使用方面, 车站供旅客乘降, 是旅客集中处所, 故应保证使用方便、安全、迅速进出车站。为此, 要求车站有良好的通风、照明、卫生设备, 以提供旅客正常的清洁卫生环境。 地下铁道车站又是一种宏伟的建筑物, 它是城市建筑艺术整体的一个有机部分, 一条线路中各站在结构或建筑艺术上都应有独特的特点。 车站设计时, 首先要确定车站在现有城市路网中的确切位置, 这涉及到城市规范和现有地面建筑状况, 地下铁道车站不比地面建筑, 一但修建要改移位置则比较困难, 因此确定车站的位置时,必须详细调查研究, 作经济技术比较。车站位置确定后, 进行选型, 然后根据客流及其特点确定车站规模, 平面位置,断面结构形式等。然后进行车站构造设计, 内力计算, 配筋计算等等。 一、工程概况： 长沙市五一广场站设计为两层三跨岛式车站，车站全长134.6m，宽度为21.8m，上层为站厅层，下层为站台层。车站底板埋深16m，采用明挖法施工，用地下连续墙围护。 二、设计依据： 地铁设计规范（GB50157-2003）； 地铁施工技术规范。 三、地铁车站结构设计 3.1 设计选用矩形框架结构。 设计为岛式车站，采用两层三跨结构。地铁车站采用明挖法。车站其矩形框架由底板、侧墙、顶板和楼板、梁、柱组合而成。顶板和楼板采用单向板，底板

按受力和功能要求，采用以纵梁和侧墙为支承的梁式板结构。采用地下连续墙和钻孔桩护壁，采用钢管和钢板桩作基坑的临时支护。临时立柱采用钢管混凝土，柱下基础采用桩基，桩基采用灌注桩。 3.2 车站开挖围护结构 地铁车站围护结构采用0.8m厚、30m深地下连续墙，入土深度比为 =0.875，其中基坑开挖深度H 为16m，入土深度D为14m 。 四、侧压力计算： 土分层及土的钻孔柱状图如图4.1： 图4.1土分层及土的钻孔柱状图（单位，m）

隧道工程的结构分析

隧道工程的结构分析 摘要：文章对地下工程中的常见的隧道受力进行了有限元分析，通过对边界条件的真实模拟，经过计算分析出了位移变形图、弯矩、剪力和轴力等各种力学特性。这些都为隧道工程的设计提供了重要的借鉴意义。关键词：隧道工程；有限元；模拟单元 地下工程是指深入地面以下，为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下构筑物、地下铁道、公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。隧道为地下通道的一种，也是最常运用的一种。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道，在台湾习称地下道。隧道大部分的功能，为提供行人、脚踏车、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用，而部份隧道只运送水、石油或其他特定服务，包括军事及商业物流等。建造隧道有数种方式，深度浅的隧道可先开挖后覆盖，称为明挖回填式隧道；先兴建从地表通往地下施工区的竖井，再直接从地下持续开挖称为钻挖式隧道；建造海底隧道可用沉管式隧道。隧道可以分为铁路隧道、人行隧道、运河隧道、输水隧道、排水隧道、山岭隧道、城市地下隧道、水底隧道、海底隧道、过江隧道和电缆隧道等。 1地下工程的结构分析 1.1建模及分网 有限元分析(FEA)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后，推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于，大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。模型及有限单元划分详见图1。 1.2边界条件 对隧道周边一定范围外的环境施加UX、UY方向的固定约束(即在超出隧道一定距离外的因素可以忽略不计)；考虑到隧道周边土体将对其产生一定的压力作用，对其四边施加线性压力。具体如图2所示。

上海地铁区间隧道6---傅德明

上海地铁区间隧道直径6.34m土压盾构施工 上海申通轨道交通研究咨询有限公司傅德明 1．工程概况 上海地铁规划22条线路，总长1050km，见图1所示，其中大部分为地下铁道。已建地铁1、2、3、4、5、6、7、8、9、11号线共10条线，运营长度330km，日客流量达400万人次。在建10号线和2号线东西延伸段长度约90km，将于2010年4月上海世博会前建成运营，使上海的运营地铁线路达11条约420km，日客流量可达500万人次。2012年将建成运营500km。 上海地铁区间隧道95%以上采用土压盾构掘进机施工，自1990年地铁1号线工程正式开工以来的19年间，已掘进隧道约达400km，其中，前10年仅施工40km，后9年施工380km。2008年使用的盾构掘进机多达97台。2007年掘进隧道80km，2008年掘进隧道140km。

图1 上海地铁线路总平面图 上海地铁1号线试验段始建于1980年，于1989年全线开工，全长14.5km，其中18km 区间隧道首次采用7台Φ6.34m土压盾构于1990年起陆续掘进施工。上海地铁1号线于1995年4月建成运营，成为我国第一条采用盾构法施工的地铁线路。 1996年至1999年，上海地铁2号线工程圆隧道部分西起中山公园站，东至龙东路站，双线(上、下行)全长24km，采用10台Φ6.34m土压盾构掘进施工。 2000年至2007年的8年中，上海地铁4、6、8、9号线约140km区间隧道采用40余台盾构掘进施工，并首次应用5台双圆DOT盾构掘进8.2km隧道。 2008年在建的5线2段约260km区间隧道共采用97台盾构同时掘进施工，创世界盾构隧道工程史新纪录。

隧道支护结构设计方案

第一部分支护结构设计方案 一、设计依据 1、甲方提供的本工程的岩土工程报告。 2、甲方提供的建筑总平面图、地形图、地下管线图、主体框架平面图和剖面图等。 3、有关设计计算规范和规程： （1）、《南京市地基基础设计规范》DB32/112-95 （2）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99） 二、工程概况 拟建的安仁街地下通道北侧副通道位于南京市鼓楼市民广场东侧安仁街路上，过街通道全长55.67m（中线长度），宽14m，南北各建地下人行通道一条，本次为对北侧安仁街地下人行通道进行设计。根据资料，基坑实际开挖深度按如下考虑：基坑西侧小半部分实际开挖深度5.95m，东侧大半部分实际开挖深度7.30m，靠近最东侧局部开挖深度7.05m。 三、周边情况 该地下通道横穿安仁街，其南侧为北京东路和安仁街、丹凤街四叉路口，该通道东侧为正在施工的北极阁地下商场基础，目前已施工至地面，该基坑为地面下-11m，采用的是人工挖孔桩加一层钢支撑的支护结构，本通道将和其相连接，通道东侧还有一个向北的人行出口，基坑西侧为市民广场，有两个出口，一个出口向北，另一个出口向西。在基坑中部，有一连接横穿北京东路的主通道接口，本次支护暂不考虑，沿安仁街中部路面下和东侧路面下分布有较为密集的地下管线。 四、工程地质情况 1、地形地貌 本工程位于南京鼓楼市民广场东侧安仁街上，根据《南京城区地貌类型图》划分，本施工区域地貌属二级阶地及坳沟地貌单元。地形平坦，地面标高在12.0m左右。 2、岩土层分布 经勘探查明，基坑支护范围内土层自上而下分别为： ①1杂填土：杂色，稍湿，结构松散，主要由碎砖石和少量粉质粘土组成，局部夹大量建筑垃圾，厚度0.9～1.4m； ①2素填土：灰黄～灰色，湿～饱和，可～流塑，夹少量碎砖，局部夹淤泥质土，埋深 0.9～1.4m，厚约0.8～2.2m； ②粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深2.0～3.3m，厚约0.4～3.4m； ③粉质粘土：灰色，饱和，局部流塑，夹腐植物等，分布于场区东侧，埋深4.5～6.0m，厚约0.0～3.0m； ④1粉质粘土：灰黄色，饱和，可塑，埋深3.8～8.6m，厚约0.0～3.6m； ④2粉质粘土夹粘土：黄褐色，饱和，硬塑，埋深2.6～11.4m，厚约5.3～10.4m； ３、地下水 本场地地下水属孔隙潜水型。地下水主要赋存于填土层，由大气降水和地表水补给，富

地铁区间隧道结构设计计算书

地下工程课程设计 《地铁区间隧道结构设计计算书》

目录 一、设计任务 (3) 1、1工程地质条件 (3) 1、2其他条件 (3) 二、设计过程 (5) 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； (5) 2.2 计算作用在结构上的荷载； (5) 2.3 进行荷载组合 (8) 2.4 绘出结构受力图 (10) 2.5 利用midas gts程序计算结构内力 (10) 附录： (15)

地铁区间隧道结构设计计算书 一、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出荷载大小及分布，画出荷载分布图，同时利用软内力。具体设计基本资料如下： 1、1工程地质条件 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1。 1、2其他条件 其他条件 地下水位在地面以下5m处；隧道顶部埋深6m；采用暗挖法施工。隧道段面为圆形盾构断面。断面图如下：

二、设计过程 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋； 可以采用《铁路隧道设计规范》推荐的方法，即有 上式中s为围岩的级别；B为洞室的跨度；i为B每增加1m时的围岩压力增减率。 由于隧道拱顶埋深6m，位于杂填土、粉土层、细砂层中，根据《地铁设计规范》10.1.2可知 “暗挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”。 围岩为Ⅵ级围岩。则有 因为埋深，可知该隧道为极浅埋。 2.2 计算作用在结构上的荷载；

1 永久荷载 A 顶板上永久荷载 a. 顶板（盾构上部管片）自重 b. 地层竖向土压力 由于拱顶埋深6 m，则顶上土层有杂填土、粉土，且地下水埋深5m，应考虑土层压力和地下水压力的影响。（粉土使用水土合算） B 底板上永久荷载 a. 底板自重 b. 水压力（向上）： C 侧墙上永久荷载 地层侧向压力按主动土压力的方法计算，由于埋深在地下水位以下，需考虑地下水的影响。(分图层水土合算，砂土层按水土分算) a. 侧墙自重 b. 对于隧道侧墙上部土压力： 用朗肯主动土压力方法计算

(完整word版)2014年土木工程专业(地铁车站)毕业设计任务书

土木工程专业 城市地下空间工程方向毕业设计任务书 中南林业科技大学土木工程与力学学院 二0一四年三月

××地铁车站初步设计 一、毕业设计目的 毕业设计是按教学计划完成理论教学和相关实践教学之后的综合性教学，是对专业方向教学的继续深化和拓宽，是培养学生工程实践能力的重要教学阶段，其目的在于全面培养、训练学生运用已学的专业基本理论、基本知识、基本技能，进行本专业工程设计或科学研究的综合素质。 二、毕业设计基本要求 1、按设计课题的要求，独立完成设计任务，做出不同的设计方案，交出各自的成果。 2、认真设计、准确计算、细致绘图、文字表达确切流畅。 3、树立科学态度，注重钻研精神、独立工作能力的培养。 4、严格按照有关文件要求进行毕业设计管理，努力提高毕业设计质量。 5、图纸绘制要求：全部采用A3图纸(可加长)；计算机出图必须有3张；图纸布局要协调，要紧凑而不拥挤；线条粗细要正确，位置要准确； 6、注重资料的收集、分析和整理工作，设计完成后，设计成果应按如下要求装订成册：（1）《毕业设计计算书》A4一份；（2）《毕业设计图纸》A4一份。 7、图纸装订顺序：封面，目录，设计总说明，设计图纸、表格。 8、设计计算书装订顺序：封面、目录、中英文摘要、设计总说明、设计计算的全部内容、致谢（300字左右）。 三、设计任务与要求 （一）、设计资料 1、车站地质勘察报告 2、预测客流(见附表) 3、车辆外形尺寸：A型车或B型车。 4、车辆编组：设计时采用远期列车6辆编组。 5、防水等级：一级；二次衬砌混凝土抗渗等级不小于S6。 6、主要技术标准：执行《地铁设计规范》（GB50157-2003）的有关技术标

地铁区间隧道结构设计

地铁区间隧道结构设计 前言 一. 地下铁道的基本功能及特点 地下铁道（metro subway）是指，在大城市下的地下修筑隧道、铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体系，简称地铁。在城市郊区，地铁线路可延伸至地面或高架桥上。地铁运输几乎不占街道面积，不干扰地面交通，有些国家称它为“街外运输”，或称为“有轨公共交通线”（mass transit railway）。它是解决城市交通拥挤问题，并能大量快速、安全运送旅客的一种现代化交通工具。 随着国民经济的发展，城市人口的大量增加，机动车和非机动车数量迅速增长，市区的客运交通流量猛增，城市规模随之不断扩大，这样就使城市中空气污染、噪音、交通拥挤等影响城市居民生活的因素逐渐突出，于是居民区就需要向城市郊区扩展。在上下班时和节假日，城市交通更显得拥挤混乱。原有的城市道路面积和城市面积的比例（道路率）是受城市发展历史制约等，一般不容易改变，想通过拆迁改造城市交通状况是极其困难的，甚至是不可实现的。如上海市人均道路面积仅为2.2m2，要增加道路面积非常困难。因此，许多干道的交通堵塞状况日益严重。目前很多城市道路交通的平均车速已下降至10km/h以下，很多路口交通负荷度已经很饱和。根据国内、外的经验，建设大容量快速轨道交通包括地铁和轻轨运输是缓解交通紧张状况的有效途径。尤其是在市内，建设地铁，向地下发展是今后城市发展的一种趋势。 地下铁道在城市客运交通中的主要作用有以下几个方面： 1.能满足大客运量的需要。一条低铁道单方向每小时的运送能力可达4～6万人次，为公共汽车的6倍至8倍，为轻轨交通的2倍多。完善的地下铁道系统会成为城市公共交通系统的骨干，可担负起城市客客运量的一般左右（实例见下表）

隧道围护结构施工方案

一、编制依据 1、《地铁设计规范》GB50157—2003 2、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299—1999 3、《建筑边坡工程技术规范》GB50330—2002 4、《建筑桩基检测技术规范》JGJ106—2003 5、《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008 6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002 7、《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB10210—2001 8、《轨道交通车站工程施工质量验收标准》QBD-006-2005 9、《钢筋焊接机验收规程》JGJ18—2003 10、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001 11、《建筑变形测量规范》JGJ8—2007 12、《城市轨道交通工程测量规范》GB50308—2008 13、《基坑土钉支护技术规程》CECS96:97 二、工程概况 （一）、工程简介 铁科院环形铁道试验基地建成于1958年，现为满足城市轨道交通装备认证检验的需要，特建设城市轨道交通试验线，以满足车辆的各种动态试验及联调试验，也包括对城市轨道交通工程产品的认证检验。 区间隧道起点为K4+375，终点为K5+300，全长925m，其中K4+375～K4+572段为明挖U型槽，长197m；K4+572～K5+085段为明挖矩形断面，长度513m；K5+085～K5+300段为明挖U型槽，长215m。

隧道基坑围护结构如下： （1）、U型槽段：坑深小于4m采用放坡土钉墙支护体系，坑深大于4m，采用钻孔灌注桩加钢支撑围护体系。 （2）、地下段：地下段采用钻孔灌注桩加钢支撑支护体系，机械成孔灌注桩为Φ600@1200（隧道最深处为Φ600@900），钢支撑竖向设置3道，基坑局部最深处钢支撑竖向设置4道（含倒撑），放坡段基坑最深4m，地下段基坑最深13.1m（隧道最低点泵房处）。 （二）、工程地质概况 （1）场地环境概况 本次全线勘察揭露地层最大深度为45m，根据钻探资料及室内土工试验结果，根据地层沉积年代、成因类型，本工程场地勘探范围内的土层分为人工堆积层（Qml）、新近沉积层（Q42al+pl）和一般第四系冲洪积层（Q4al+pl）三大类，本场区按地层岩性及其物理力学性质将土层划分为13个大层。 （2）岩土分层及其概况 1）杂填土①1层：杂色，松散，湿，含灰渣、石灰渣、砖块、碎石、混凝土块、和生活垃圾等。 2）粉土填土①2层：褐黄色～灰褐色，松散～中密，湿，以粉土为主，含少量黏性土、砖渣、煤渣、石块、灰渣。 3）粉质粘土②层：灰褐色～黄褐色，可塑，湿，中高压缩性，含云母，有机物、氧化铁、局部夹有粉土。 4）粉土②1层：褐黄色，中密，湿，中压缩性，含云母，有机物、

ansys课程设计-地铁车站主体结构设计

目录 课程设计任务书 ................................................................................................................ - 1 - GUI方式 ............................................................................................................................... - 3 - 一、打开ANSYS........................................................................................................... - 3 - 二、建立模型.............................................................................................................. - 3 - 1、定义单元类型.................................................................................................. - 3 - 2、定义单元实常数.............................................................................................. - 3 - 3、定义材料特性.................................................................................................. - 3 - 4、定义截面.......................................................................................................... - 3 - 5、建立几何模型.................................................................................................. - 3 - 6、划分网格.......................................................................................................... - 4 - 7、建立弹簧单元.................................................................................................. - 4 - 三、加载求解.............................................................................................................. - 5 - 1、施加位移约束.................................................................................................. - 5 - 2、施加荷载.......................................................................................................... - 6 - （1）计算结构所受荷载................................................................................ - 6 - （2）施加结构所受荷载................................................................................ - 6 - （3）施加重力场............................................................................................ - 7 - 3、求解.................................................................................................................. - 8 - 四、查看计算结果...................................................................................................... - 8 - 1、添加单元表...................................................................................................... - 8 - 2、查看变形图...................................................................................................... - 8 - 3、查看各内力图.................................................................................................. - 9 - 4、查看内力列表.................................................................................................. - 9 - 单元内力表........................................................................................................................ - 11 - APDL方式......................................................................................................................... - 17 -

隧道毕业设计开题报告

题目：吴家庄隧道结构设计与施工方案设计 一、隧道工程概论 交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。世界各国经济发展经验表明，快速的交通网是经济发展必不可少的条件。 改革开放以后，国民经济蓬勃发展，运输量大幅度增长，原有的铁路和公路通行能力不足的矛盾日益突出，迫切需要提高公路等级和技术标准，高速公路将成为中国公路建设的主流。过去公路在云、贵、川等山区，由于受到当时的经济实力和技术水平，通行时多采用盘山、绕行，如位于川藏线上“怒江72拐”，很少采用隧道方案。但高速公路对线型和坡度有特殊要求，盘山和绕行的方案已经不能适应快速、舒适、安全等要求了。 因此，公路越岭必然要求越来越多的采用隧道方案，这既能克服地形和高程障碍，改善线路，提高车速，缩短里程，节约燃料，节省时间，减少对植被的破坏，保护生态环境；又可有效防止落石、塌方、雪崩和崩塌等自然条件，提高了行车的安全性、可靠性和舒适度，同时又能和当地环境相协调级保全自然景观。 隧道技术的发展表明：今后隧道技术的研究方向为非爆破的机械化施工、合理规划与环境保护、设计可靠合理、使用安全的方面。我国是发展中国家，经济和技术力量基础还不太强，在隧道技术开发研究时，应在引进同时，立足于国家技术力量，提高我国的隧道技术水平。 二、隧道工程特点及技术难题 隧道工程施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期设计和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的特点，才能在保证隧道安全的条件下开速、优质、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点，可简要归纳如下： （1）整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用。 （2）公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路通车的关键工程。 （3）地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等。

隧道工程课程设计70946

隧道工程课程设计说明书The structural design of the Tunnel 作者姓名：黄浩刘彦强 专业、班级：道桥1002班道桥1003班 学号：311007020711 311007020815 指导教师：陈峰宾 设计时间：2014/1/9 河南理工大学 Henan Polytechnic University

目录 目录 (3) 隧道工程课程设计 0 一．课程设计题目 0 二．隧道的建筑限界 0 三．隧道的衬砌断面 0 四．荷载确定 (1) 4.1围岩压力计算 (1) 4.2围岩水平压力 (1) 4.3浅埋隧道荷载计算 (2) (1)作用在支护结构上的垂直压力 (2) 五．结构设计计算 (3) 5.1计算基本假定 (3) 5.2内力计算结果 (4) 5.3 V级围岩配筋计算 (5) 5.4偏心受压对称配筋 (6) 5.5受弯构件配筋 (7) 5.6箍筋配筋计算 (7) 5.7强度验算 (7) 5.8最小配筋率验算： (9)

取 50 s a mm = ，有 ()() 942 0.02092% 100050050 s s A b h a ρ===> ?-?- 满足规范要求. (9) 六．辅助施工措施设计 (9) 6.1双侧壁导坑施工方法 (9) 6.2开挖方法 (9) 6.3施工工序 (10)

隧道工程课程设计 一．课程设计题目 某单车道时速350Km/h高速铁路隧道Ⅴ级围岩段结构及施工方法设计 二．隧道的建筑限界 根据《铁路隧道设计规范》有关条文规定，隧道的建筑限界高度H取6.55m，宽度取8.5m，如图所示。 三．隧道的衬砌断面 拟定隧道的衬砌，衬砌材料为C25混凝土，弹性模量Ec=2.95*107kPa，重度γh=23kN/m3，衬砌厚度取50cm，如图所示。

地铁区间隧道常见结构的设计

地铁区间隧道常见结构的设计 【摘要】结合深圳地铁2号线工程实例,介绍地铁区间隧道常见结构型式的设计,以用于指导建设实践。 【关键词】地铁;区间隧道;结构设计 地铁区间隧道目前主要的设计方案有暗挖马蹄形断面隧道、圆形盾构断面隧道、明挖矩形断面隧道。每种型式各有优缺点,在设计中需根据不同的地质条件、线路埋深和周边环境加以选择。 1、设计结构型式的选择 1.1 明挖矩形结构经过多年的发展,明挖法施工工艺成熟,方法简单、可靠,施工风险小,容易控制;工程进度快,根据需要可以分段同时作业;浅埋时造价及运营费用低;对地质条件要求不高;防水处理容易。但施工对城市地面交通和居民的正常生活也有一定影响,在施工期间对周边环境有一定的破坏;在明挖影响范围的地下管线需拆迁;需较大的施工场地。对于跨度大、埋深浅、地质条件差且地面环境允许,有施工场地的区间段,应优先考虑使用,以减少施工的风险和减少工程造价。 1.2矿山法马蹄形结构 1.2.1矿山法优缺点分析地铁区间隧道采用矿山法施工,是为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的施工方法,也称浅埋暗挖法。在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。它是采用信息化设计和施工,可以根据施工监测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺,具有适应城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格及结构防水要求高等特点。矿山法施工除在施工竖井或洞口位置需占有一定的施工场地外,对地面交通、管线等干扰较少,对周边环境影响较小;废弃土石方量少;对不同的地质情况及周边环境采用不同的工程措施及施工方法,针对性强;对软硬不均地层,可以采用不同的开挖方式进行处理,处理方便容易。矿山法也有自身的弱点:在施工中容易引起地下水流失,从而引起地面沉降或隆起,在重要管线和房屋周边需采取切实可行的保护措施;在施工中处理不当,容易引起地面坍塌,从而造成对周边环境的影响和引发事故。在施工过程中需严格按施工工艺和要求进行施工,并加强施工中的监控量测工作。跨度大时,需分多步进行开挖施工,工序之间干扰大,施工组织麻烦,施工中存在一定的风险。在设计及施工过程中,需要充分论证和考虑隧道周边的环境和工程及水文地质条件,采用合理的工程措施和施工工艺之后,以上弱点才可以弱化并避免的。因此采用矿山法设计和施工时,必须从隧道施工方法、施工程序、辅助工法的采用等方面进行认真研究。 1.2.2计算简图采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法。选取地质条件最差、最不利典型横断面进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。计算简图和计算结果见图1~图3。 1.3盾构法圆形结构 1.3.1盾构法优缺点盾构法施工不仅施工进度快,而且无噪音,无振动,对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度预制构件,机械化拼装,因而质量易于控制。地铁工程建设经验表明,由于采用高精度管片及复合防水封垫,单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果,不需要修筑内衬结构。盾构技术的发展,尤其是泥水式、复合式土压平衡式盾构的开发,使之在含水砂层以及砂质黏性土层等地层中进行开挖成为可能,所以当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时,盾构法是较好的选择。而且采用盾构法施工下穿房屋筏板基础时,能较有效控制地面沉降,减少对房屋的破坏。因此,地铁区间隧道采用盾构技术已成为发展的必然趋势。采用盾构法较矿山法施工有施工风险相对较小、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。盾构法施工也有一定的弱点。盾构机在匀质地层中施工是顺利的,但是地层软硬不均,尤其是在软

地铁车站和区间隧道的设计和选型

一、地铁车站的建筑设计 1地铁车站的分类 1.1 按照车站埋深分：浅埋车站、深埋车站 1.2 按照车站运营性质分：中间站、区域站、换乘站、枢纽站、联运站、终点站 1.3 按照车站结构断面形式分：矩形断面、拱形断面、圆形断面、其他 1.4 按车站站台形式分：岛式、侧式、岛侧混合式 2 地铁车站建筑及平面布局 2.1 地铁车站的组成 地铁车站由车站主体（站台、站厅、生产、生活用房）、出入口及通道、通风道及地面通风厅等三大部分组成。 车站建筑又可概括为以下部分组成：乘客使用空间、运营管理用房、技术设备用房、辅助用房。 2.2车站总体平面布置 按照以下流程确定：前期工作（设计资料的收集、现场调查、构思），确定车站中心位置及方向，选定车站类型，合理布置车站出入口、通道、通风道与地面通风厅。 3 车站建筑设计 3.1 车站设计 3.1.1 设计原则 （1）根据车站规模、类型及平面布置，合理组织人流路线，划分功能分区。 （2）车站一般宜设在直线上。 （3）车站公用区间划分为付费区和非付费区。 （4）隔、吸声措施。 （5）无障碍通行。 3.1.2 平剖面设计 （1）车站规模确定。确定车站外形尺寸大小、层数和站房面积，确定车站规模大小。 （2）车站功能分析。确定车站乘客流线、工作人员流线、设备工艺流线等，以便于合理进行车站平剖面布置。

（3）站厅设计。主要解决客流出入的通道口、售票、进出站检票、付费区与非付费区的分隔、站厅与站台的上下楼梯与自动楼梯的位置等。 （4）站台设计。确定站台形式、站台层的有效长度、宽度和站台高度，然后进行站台层公共区（上、下车与候车区及疏散通路）的设计。 （5）主要房间布置。包括变电所、环控用房、主副值班室、车站控制室、站长室等，一般设置在站厅和站台层的两端。 （6）车站主要设施布置。包括楼梯、自动扶梯、电梯、售检票设施等的布置和各部位通过能力的设计，按照有关规范执行。 3.1.3 消防、安全与疏散 主要考虑建筑防火与防水淹问题。 3.2 车站出入口及出入口通道 3.2.1 普通出入口的设计 （1）出入口数量的确定。一般情况，浅埋地下车站的出入口不少于4个，深埋车站不少于2个。 （2）主要尺寸的确定。出入口的宽度总和应大于该站远期预测超高峰小时客流量所需的总和，可按照公式计算。 3.2.2 出入口通道 包括出入口通道宽度的设计、埋深、楼梯踏步和自动扶梯的设置等，出入口通道地面坡度等。 3.3 车站通风道 3.3.1 车站通风道 确定地铁车站内的通风方式、环控设备的布置等来确定车站内通风道的布置。 3.3.2 地面通风亭 根据风量及风口数量确定通风亭的大小，根据实际环境和设备的条件确定通风亭的位置。 3.4 残废人设施 考虑残废人专用电梯和站内盲道的设置。

城市地铁区间隧道施工中问题及解决办法

城市地铁区间隧道施工中问题及解决办法 【摘要】城市地下空间的利用已经越来越重要，地下空间已被确定为重要的自然资源。开发地下空间，充分利用好城市地下空间的资源，它可以更加有效的解决城市发展与土地资源的紧张状况，极大提高土地利用效率。对于从事地下空间工程的施工人员，，能够迅速掌握地下空间施工技术，并将这些新的技术和相关专业知识，运用到具体的实践当中去，将对该产业产生推波助澜的作用。对于地下空间施工，要有认真、细致严谨的工作态度，严把质量关。 【关键词】地铁区间隧道；施工问题；解决办法 1地铁区间隧道结构 地铁线路在城市中心区通常设在地下，在其他地区，条件许可时可设在高架桥和地面上。地铁的地下线路通常铺设在地下的隧道当中，在连接两个地下铁道的车站之间的区间隧道中，区间隧道的走向和埋深，受工程地质和水文地质条件，地面和地下环境影响，施工方法等因素制约，直接关系到造价的高低和施工的难易。 由于施工方法不同，地铁区间隧道的断面形式，结构支护衬砌类型，适用范围各异。施工方法大致分为：明挖法、矿山法、盾构法、顶管法、沉管法等等，按断面形式又分为：矩形和直墙拱形，拱形、直墙拱形和圆形，圆形，圆形或矩形，矩形，圆形、直墙拱形、矩形。 2区间隧道施工中的问题及解决办法 2.1纵坡和平竖曲线 隧道内曲线最小坡度不宜小于3‰，困难地段，可设在2‰或不大于5‰。的坡道上。两相邻坡段的坡度代数差等于或大于2‰时，应设竖曲线连接，竖曲线的曲线半径一般情况5000m。困难情况下3000m。圆形隧道纵向排水坡度为3‰-5‰。若有特殊要求，可减小到2‰-3‰。隧道平面轴线尽可能选用直线。地铁等大直径的区间隧道（直径大于6m）曲率半径不宜小于300m。 2.2衬砌形式 隧道衬砌分为单层和双层装配式衬砌，一般情况下，在含地下水丰富的软土地层内的隧道，大都选用双层衬砌，即在隧道衬砌的内侧再附加厚250-300mm 的现浇钢筋混凝土内衬，主要解决隧道防水和金属连接件防腐蚀间题，也能使隧道内壁光洁，减少空气流动阻力。 衬砌环宽应与衬砌拼装方式，盾构千斤顶行程相适应。尽可能取宽一些，常用的为750-1000mm，地铁区间隧道环宽一般取1000mm。在曲线段应考虑

隧道结构设计模型概述

隧道结构设计模型概述 摘要：目前采用的地下结构设计方法可以归纳为以下四种设计模型：○1以参照过去隧道工程实践经验进行工程类比为主的经验设计法；○2以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法如收敛——约束法。○3作用与反作用模型，即荷载—结构模型○4连续介质模型，包括解析法和数值法。针对各种模型特点谈谈一下对该四种模型的认识。 1隧道结构体系设计计算模型的建立原则 对于均匀介质中的圆形隧道，当它处于平面轴对称状态时，将围岩与支护结构的相互作用问题抽象为支护需求曲线和支护补给曲线的收敛—约束关系，从而求出围岩与支护结构达到平衡时的支护阻力Pa。有了这个值就可以计算出围岩和支护结构的应力状态。由此可以看出，即使对于如此理想的问题，都需要事先将研究对象的几何形状、初始应力状态、开挖和支护过程、岩体和支护结构的物理力学特性等条件转换为数学力学模型，然后运用数学力学方法求出模型的、作为设计标准的特征值(如应力、位移或极限荷载等)。一个理想的隧道工程的数学力学模型应能反映下列的因素： ①必须能描述有裂隙和破坏带的，以及开挖面形状变化所形成的三维几何形状。 ②对围岩的地质状况和初始应力场不仅要能说明当时的，而且还要包括将来可能出现的状态。 ③应包括对围岩应力重分布有影响的岩石和支护材料非线性特性，而且还要能准确地测定出反映这些特性的参数。 ④如果要知道所设计的支护结构和开挖方法能否获得成功，即想评估其安全度，则必须将围岩、锚杆和混凝土等材料的局部破坏和整体失稳的判断条件纳入模型中。当然，条件必须满足现行设计规范的有关规定。 ⑤要经得起实际的检验，这种检验不能只是偶然巧合，而是需要保证系统的一致性。 这样的理想模型对于科学研究是十分必要的，因为只有准确地模拟围岩性质和施工过程，才能更好地了解围岩与支护结构的实际工作状态，作出符合实际的决策。然而这种理想模型的参数太多又不易精确测定，将各种影响因素都机械地转换到模型中来也是十分困难的。因此，理想模型还不宜直接用于设计实践，必须在可能的情况下，由理想模型推演出一些较简单的计算模型，或称为工程师模型。

隧道设计计算书

《地下结构课程设计》任务书 ——地铁区间隧道结构设计 学校：交通大学 学院：土木建筑工程学院 ：俊 学号：11231214 班级：土木1108班 指导教师：贺少辉、晓静

目录 一.设计任务 (3) 1.1 工程地质条件 (3) 1.2 其他条件 (3) 二.设计过程 (5) 2.1 根据给定的隧道或车站埋深判断结构深、浅埋 (5) 2.2 计算作用在结构上的荷载 (5) 2.2.1永久荷载 (5) 2.2.2可变荷载 (7) 2.3 进行荷载组合..................................... 错误!未定义书签。 2.3.1承载能力极限状态................................ 错误!未定义书签。 2.3.2正常使用极限状态 (7) 2.4 绘出结构受力图 (8) 2.5 利用midas程序计算结构力 (8) 2.5.1 midas程序建模过程 9 2.5.2 绘制力分析图 11 三. 结构配筋计算 ......................................... 错误!未定义书签。 3.1 基本条件 11 3.1 顶板配筋计算 (15) 3.2 侧板配筋计算 (18) 3.3 底板配筋计算 (20) 四.最终配筋： (23) 五.参考资料 22 六、设计总结............................................. 错误!未定义书签。

一、设计任务 对某区间隧道进行结构检算，求出力，并进行配筋计算。具体设计基本资料如下： 1．1 工程地质条件 线路垂直于永定河冲、洪积扇的轴部，第四纪地层沉积韵律明显，地层由上到下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾土、粉质粘土、卵石土。其主要物理力学指标如表1，本地区地震烈度为6度。 1．2 其他条件 地下水位在地面以下12m处；隧道顶板埋深14m；采用暗挖法施工，隧道断面型式为马蹄形。

隧道工程课程设计完整版

隧道工程课程设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

1初始条件 某高速公路隧道通过III 类围岩(即IV 级围岩)，埋深H=30m ，隧道围岩天然容重γ=23 KN/m3，计算摩擦角ф=35o ,变形模量E=6GPa,采用矿山法施工；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重322/h KN m γ=，变形模量25h E GPa =。 2隧道洞身设计 隧道建筑界限及内轮廓图的确定 该隧道横断面是根据两车道高速公路IV 级围岩来设计的，根据《公路隧道设计规范》确定隧道的建筑限界如下： W —行车道宽度；取×2m C —余宽；因设置检修道，故余宽取为0m J —检修道宽度；双侧设置，取为×2m H —建筑限界高度；取为L L —左侧向宽度；取为 R L —右侧向宽度；取为 L E —建筑限界左顶角宽度；取 R E —建筑限界右顶角宽度；取 h —检修道高度；取为 隧道净宽为++++=12m 设计行车速度为120km/h,建筑限界左右顶角高度均取1m ；隧道轮廓线如下图： 图1 隧道内轮廓限界图 根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为50cm （一次衬砌为15cm 和二次衬砌35cm ）通过作图得到隧道的尺寸如下： 图2 隧道内轮廓图 得到如下尺寸:11.2m R 5.6m R 9.47m R 321===，， 3隧道衬砌结构设计 支护方法及衬砌材料 根据《公路隧道设计规范》（JTG-2004），本设计为高速公路，采用复合式衬砌，复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间防水层组合而成的衬砌形式。 复合式衬砌应符合下列规定： 1初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土，锚杆，钢筋网和钢筋支架等支护形式单独或组合使用，锚杆宜采用全长粘结锚杆。 2二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连结圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。 IV 级围岩： 初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为12-15cm ，拱墙的锚杆长度为，锚杆间距为； 二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为35cm 因此确定衬砌尺寸及规格如下：

公路隧道支护结构设计的优化方法研究

公路隧道支护结构设计的优化方法研究 下,将支护结构设计中需要解决的问题表达成数学模型,再根据数学原理求得最优解,它包括设计变量、目标函数和约束条件等3个方面。目标函数是评价设计方案好坏的标准,一般来说,目标函数可以表示为问题变量的解析表达式。目标函数可以是一个,也可以是多个,但应尽量使目标函数的数目少一些。 对于衬砌断面形状的优化,考虑采用洞室开挖断面积最小为目标函数,实际计算时由于开挖断面积不但取决于衬砌净空限界,还与衬砌厚度相关,难度较大。考虑到衬砌内轮廊形状直接影响到隧道衬砌轴线的合理性以及衬砌厚度和开挖量,故采用内轮廊(面以上)所包的隧道净空面积最小为目标函数。 因为公隧道相对铁隧道跨度要稍大,故公隧道采用得较多的断面形状为四心圆、三心圆及单心圆。由于一般隧道断面均为对称结构,故本文只取隧道净空面积(面以上)的一半作为目标函数。根据隧道断面具体形状的不同,目标函数的解析表达式也不同。在一个最优化设计问题中,变量是影响设计质量的可变参数。变量太多,将使问题变得十分复杂, 而变量太少,则设计的自由度少,优化的程度变差, 甚至得出不符合实际的结论,所以要结合具体问题, 合理地选择变量。在满足设计要求的前提下,应减少次要的变量,使问题简化。 为满足限界要求,内轮廊线至少应将隧道建筑界完全包容在内,保证限界边界的任何点均在内轮廊线内,实际上就是保证限界控制点A、B、C

到隧道中心线的水平距离,小于或等于内轮廊线上在同内轮廊线净高应能满足隧道建筑限界净高H 要求,并在此基础上考虑通风要求。隧道的净空断面受通风方式的影响很大,在选择通风方式上,首先需要决定隧道内所需的通风量,然后讨论自然通风和交通风能否满足需要。