第3章-隧道横断面与隧道洞门设计PPT课件.ppt

第3章隧道横断面与隧道洞门设计 3 1隧道净空与限界3 2铁路隧道曲线段加宽3 3隧道横断面设计3 4横洞设计与避车洞设计3 5隧道洞门形式与结构选择 2020 3 27 1 3 1隧道净空与限界 3 1 1隧道净空与限界的基本概念3 1 2铁路和公路隧道建筑限界 2020 3 27 2 3 1 1隧道净空与限界的基本概念 图3 1公路隧道横断面 2020 3 27 3 3 1 2铁路和公路隧道建筑限界 1 铁路隧道建筑限界2 公路隧道建筑限界 2020 3 27 4 1 铁路隧道建筑限界 图3 2铁路隧道建筑限界示意图 2020 3 27 5 1 铁路隧道建筑限界 图3 3蒸汽及内燃牵引的单线 双线铁路隧道限界图 2020 3 27 6 1 铁路隧道建筑限界 图3 4电力牵引的单线 双线铁路隧道限界图 2020 3 27 7 1 铁路隧道建筑限界 图3 5时速200km h新建铁路隧道建筑限界图 单位 cm a 单线隧道建筑限界b 双线隧道建筑限界 2020 3 27 8 1 铁路隧道建筑限界 图3 6武广客运专线设计时速350km h双线铁路隧道建筑限界图 单位 cm 2020 3 27 9 2 公路隧道建筑限界 2 连拱隧道的左侧可不设检修道或人行道 但应设50cm 120km h与100km h时 或25cm 80km h与60km h时 的余宽 3 设计速度120km h时 两侧检修道宽度均不宜小于1 00m 设计速度100km h时 右侧检修道宽度不宜小于1 00m 2020 3 27 10 2 公路隧道建筑限界 图3 7公路隧道建筑限界图 单位 cm H 建筑限界高度W 行车道宽度 左侧向宽度 右侧向宽度C 余宽J 检修道宽度R 人行道宽度h 检修道或人行道的高度 建筑限界左顶角宽度 建筑限界右顶角宽度 当 1m时 当 1m时 1m 2020 3 27 11 3 2铁路隧道曲线段加宽 1 加宽原因2 加宽值计算3 曲线隧道中线与线路中线偏移距离4 曲线隧道加宽的平面设计5 时速200km h以上曲线隧道净空加宽 2020 3 27 12 1 加宽原因 1 车辆通过曲线时 转向架中心点沿线路运行 而车体是刚性的 其矩形形状不会改变 这就使得车厢两端产生向曲线外侧的偏移d外 车厢中间部分则向曲线内侧偏移1 如图3 8所示 2 由于曲线上存在外轨超高 导致车辆向曲线内侧倾斜 使车辆限界的各个控制点在水平方向上向内移动了一个距离2 如图3 9所示 2020 3 27 13 图3 8曲线隧道净空加宽平面示意图 1 加宽原因 2020 3 27 14 2 加宽值计算 1 单线曲线隧道加宽值的计算 2 双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道的内侧加宽值W1及外侧加宽值W2与单线隧道加宽值的计算相同 2020 3 27 15 图3 10单线曲线隧道加宽示意图 2 加宽值计算 2020 3 27 16 4 曲线隧道加宽的平面设计 图3 12曲线隧道和直线隧道衔接平面设计 2020 3 27 17 3 3隧道横断面设计 3 3 1基本设计内容与方法3 3 2铁路隧道衬砌断面设计3 3 3公路隧道衬砌断面设计3 3 4隧道衬砌截面厚度3 3 5高速铁路隧道横断面设计 2020 3 27 18 3 3 1基本设计内容与方法 1 横断面设计基本内容2 横断面设计方法 2020 3 27 19 1 横断面设计基本内容 隧道的净空限界确定以后 就可以据此进行隧道衬砌断面的初步拟定 由于隧道衬砌是一个超静定结构 不能直接用力学方法计算出的截面尺寸 而是先拟定一种截面尺寸 按照这个截面尺寸来验算在荷载作用下的内力 2020 3 27 20 2 横断面设计方法 1 确定隧道类型 选定相应建筑限界 2 根据围岩类别初步拟定截面厚度 3 编制计算机程序 对拟定的各种衬砌断面方案进行计算比较和优化 得出最优的断面几何参数 4 应用结构分析程序 对得出的衬砌结构断面最优解进行力学验算 并对有关结果作出评价 2020 3 27 21 3 3 2铁路隧道衬砌断面设计 1 内轮廓线2 衬砌外轮廓线和轴线 2020 3 27 22 1 内轮廓线 图3 13隧道横断面图 单位 cm 2020 3 27 23 1 内轮廓线 图3 14隧道横断面局部放大图 2020 3 27 24 3 3 3公路隧道衬砌断面设计 1 铁路隧道建筑限界是固定统一的 而公路隧道的建筑限界随公路等级 地形 车道数等条件不同而变 2 公路隧道的附属设施如通风 照明 消防 报警等也均比铁路隧道多且要求高 每座隧道均会因交通流量和长度不同而要求不同 2020 3 27 25 3 3 4隧道衬砌截面厚度 衬砌各截面的厚度是结构轴线确定以后的重点设计内容 要求设计的截面厚度具有足够的强度 关于衬砌结构的设计计算方法在后面章节中将予以详述 2020 3 27 26 3 3 5高速铁路隧道横断面设计 高速铁路隧道的设计特点主要体现在隧道横断面的设计上 其横断面面积除了通常要考虑的隧道建筑限界和列车运营要求外 还必须考虑满足列车 隧道空气动力学的要求 2020 3 27 27 3 4横洞设计与避车洞设计 3 4 1横洞设计3 4 2避车洞设计 2020 3 27 28 3 4 1横洞设计 横洞是将行车方向分离的双洞公路隧道横向连接的通道 横洞应设置在地质条件良好的地段内 公路隧道设计规范 规定 行车方向分离的双洞公路隧道 当长度超过400m时宜设置行人横洞 长度超过800m时宜设置行车横洞 2020 3 27 29 3 4 2避车洞设计 1 避车洞的布置2 避车洞的底部标高3 避车洞的净空尺寸及衬砌类型 2020 3 27 30 1 避车洞的布置 1 大避车洞布置 2 小避车洞布置 3 整体布置原则隧道内大 小避车洞应交错设置于两侧边墙内 大避车洞之间设小避车洞 不得将避车洞设于衬砌断面变化处 不同衬砌类型衔接处或变形缝处 隧道行人较多 或曲线半径小 视距较短时 小避车洞还可适当加密 2020 3 27 31 图3 15大小避车洞平面布置图 单位 m 1 避车洞的布置 2020 3 27 32 2 避车洞的底部标高 1 直线段且有人行道时避车洞底面与人行道顶面齐平 2 直线段无人行道时避车洞底面与道砟顶面 或侧沟盖板顶面 齐平 采用整体道床时 与道床面齐平 3 采用碎石道床的曲线段隧道上 在各种不同的超高值时 线路内侧和外侧的避车洞底面低于内轨顶面的高度分别为h1及h2 如图3 16所示 其值为 2020 3 27 33 图3 16避车洞底部标高 单位 cm 图3 17避车洞周边粉刷 单位 m 2 避车洞的底部标高 2020 3 27 34 3 避车洞的净空尺寸及衬砌类型 图3 18大避车洞尺寸 单位 cm 2020 3 27 35 3 避车洞的净空尺寸及衬砌类型 图3 19小避车洞尺寸 单位 cm 2020 3 27 36 3 5隧道洞门形式与结构选择 3 5 1洞门的作用3 5 2洞门形式3 5 3新型洞门形式及景观设计 2020 3 27 37 3 5 1洞门的作用 1 减少洞口土石方开挖量 2 稳定边仰坡 3 引离地面流水 4 装饰洞口 2020 3 27 38 3 5 2洞门形式 1 隧道门2 明洞门 2020 3 27 39 1 隧道门 1 环框式洞门环框式洞门只镶饰隧道衬砌两端部分 2 端墙式洞门端墙式洞门俗称一字式洞门 适用于自然山坡陡峻 洞门地形开阔 岩层较为坚硬完整 山体压力很小 开挖坡度1 0 3 1 0 5的洞口地段 3 翼墙式洞门当洞口地质较差 山体纵向推力较大时 可以在端墙式洞门以外 增加单侧或双侧的翼墙 挡墙 成为翼墙式洞门 俗称八字式洞门 4 柱式洞门柱式洞门是从端墙式洞门发展起来的 它实际也是一种端墙形式的洞门 5 台阶式洞门当洞门处于傍山侧坡地区 地面横坡较陡 洞门一侧边坡较高时 为了减小仰坡高度及外露坡长 可以将端墙一侧顶部改为逐步升级的台阶形式 以适应地形的特点 减少仰坡土石开挖量 这种洞门也有一定的美化作用 如图3 24所示 6 斜交式洞门当线路方向与地形等高线斜交时 如采用以上几种正洞门 可能出现低山侧洞门端墙上部露空 或者高山侧因自然坡面陡而开挖很高 7 削竹式洞门这种洞门结构近些年在公路隧道中被普遍使用 由于洞门正面结构形式类似竹筒被斜向削断的样子而得其名 如图3 26所示 2020 3 27 40 图3 20环框式洞门 图3 21端墙式洞门 1 隧道门 2020 3 27 41 图3 22翼墙式洞门 1 隧道门 2020 3 27 42 图3 23柱式洞门 图3 24台阶式洞门 1 隧道门 2020 3 27 43 图3 25斜交式洞门 单位 cm a 正面b 平面 1 隧道门 2020 3 27 44 图3 26削竹式洞门 1 隧道门 2020 3 27 45 2 明洞门 1 拱形明洞门拱形明洞门可分为路堑式和半路堑式两类 2 遮光棚式洞门对于公路隧道 当洞外需要设置遮光棚时 其入口通常外伸很远 2020 3 27 46 图3 27柱式拱形明洞门 路堑式 2 明洞门 2020 3 27 47 图3 29台阶式拱形明洞门 半路堑式 2 明洞门 2020 3 27 48 3 5 3新型洞门形式及景观设计 1 摄影测绘技术进入景观设计 2 建立一批经实践检验得到好评的国内外洞门形式实例数据库 作为洞门设计的参考源 3 设计已开发出一些洞门设计软件 能为设计师提供良好 高效的创新平台 2020 3 27 49 3 5 3新型洞门形式及景观设计 图3 31新型切削式洞门 2020 3 27 50 3 5 3新型洞门形式及景观设计 图3 32几种新型洞门a 直切式洞门b 正切式洞门c 倒切式洞门d 弧形挡墙加切削式洞门 2020 3 27 51 3 5 3新型洞门形式