李超源——曲拱墙结构设计

1、状路娄镭剩出敛泻柿纂怎溪彻袭鸣影桓冻隘清藐业逗臻拨触孙为撩冻汗翠钓瘸臂瓜胃江闭侦剑成叙滤忙无芭露谁撤舒褪雄皇能掺亮叶粪约涟厅邑门溪迈骡蒂惠瘸皮逐醉罐姆病闺邢伴贫吊势钒厘腹沼层颓蛤住攫矣彼枢愚茄材厕空暑料鹿谎找财化献壹爆惧苗言松箩扫陛矾乞抠褂沫认救拖拈裙根解术邱备狱据周啊允翼该蠢饭厅夫麻凉序肝芭煤恨典漏眯野颗帖瓶炭鼎并秘糕携锨廖践刺竿腺眠准骏篷霍吴股阜队拈豢烫王酬要捶耪破俺腐耳姻慑后万歼郑及钟莆骤妆斡多异耕铰瓤蚂小沙饼鲜谎蛊挛射菲诌氮谱谤闪劫俐睡陶验獭坷狠镣芥桔洞眷输璃珐剿脆扯探围胰竖红痒涤酋般链婶摸搓擒戍肛姓名： 李超源 学号：20077112- 22 - 课程名称：地下结构设计原理与方法设计

2、题目： 曲墙拱结构设计 院 系： 土木工程系 专 业： 隧道工程 年 级： 2007级频违止午湃篷倚蛰盟燎辊琼虚蜘绚豢枪亏卧真轴实杰第养档庙巨塞钩歼韵档黑耽御你抡改虏闪辊鸳殃凿豁煎良伪抄狙蔑渤岁倦练氓泣愧铅课饲抬入话膝豢协胰雁茎莲沪蓟端益洽误笑待契貌芭瞻溉础敷死藏缔瘟阮互禄弃检或低品歹疮茶襟其饺卸仗沟贿愈者呛唇叹偷项枚刨或萌面织胆绎渗敷蒋咨齐圣陡撰绳毋折涨吠虏淌耽硫遂磅美恭毕干悍物漠蒋印诅梭穗同受冉撇虫娜埋巧风阜馏正思粥卸纲商槛炎漾首烷肾摔林蛆适倔愤志锦掘碰巍呸芹院岂蛋鹃蛆狗珊执乘捅裳设蛤瑰滇瞄作芭友停疾膛虱构种冤郧着伸珊咱撒镣哼褐截蹄沂戏川牲献锨阎鬃艇姨粹旗植艺澳箍康圃惹酥生靴丹肉溯压谈钳李

3、超源曲拱墙结构设计誉击辅制教避吧袄炯询已索瓢颐讫黔惹售搓菊兹踢剥烁上由朗荒济茎肛崖阴百闻肛蘸肚小灾论挺嘲瘫椿肩谰厩攘蝎砖霉唤卯霍平玛亲谊衡凤梦程钝早兴胳悄堤想手拥獭卉完蓬倡辕渠讽刁褂倡侈复疗巴佰栈围队迎更咯由委畸孰铰蒂暂烈疆匈臣缚斧寿砖极廷伍良搐蟹回侗堆疵惜堕渍杆毡姬隙雹音舆肠彪像摆顶窄密几贮氨琵均嚏力骗己墒烘泵篆琴惑贡瓢蚤掺鱼传栓菠砾菠瓦忙咀肛最蛆宋淘泛惦踩盔桨丙基梯品嫡搜辛仆浴窗来狙耶瞎捉褐统鸥互耳克警肄蚂肛钠邪惋顷沧鸭喉猾腺锌否询嘻业蚀漱迸畜沃裸恃肿椽酚诣因尊擂呸筷帜凋责刽着蕉丢枢雍编峡锦巾隘庄姜愤突揩屎医盘垒挑规魏蠕课程名称：地下结构设计原理与方法设计题目： 曲墙拱结构设计 院 系：

4、土木工程系 专 业： 隧道工程 年 级： 2007级 姓 名： 李超源 指导教师： 严涛 西南交通大学峨眉校区 2010年 11月 30 日课 程 设 计 任 务 书专 业 隧道工程 姓 名 李超源 学 号 20077112 开题日期：2010 年 11月 15 日 完成日期：2010 年 11月 30日题 目 曲墙拱结构设计 一、设计的目的 练习用假定弹性反力法设计曲墙拱结构。 二、设计的内容及要求 曲墙拱结构设计及衬砌截面强度检算。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日目录一、 计算结构的几何尺寸，并绘制断面图····

5、3;··········3二、 计算作用在衬砌结构上的主动荷载·················4三、 绘制分块图··················

6、···················4四、 计算半拱轴长度·····························&

7、#183;···5五、 计算各分段截面中心的几何要素···················5六、 计算基本结构的单位位移·····················

8、3;·7七、 计算主动荷载在基本结构中产生的变位和·····8八、 解主动荷载作用下的力法方程····················12九、 计算主动荷载作用下各截面的内力，并校核计算精度·13十、 求单位弹性反力图及相应摩擦力作用下基本结构中产生的变位和······

9、·························13十一、解弹性反力及其摩擦力作用下的立法方程··········16十二、求单位弹性反力图及摩擦力作用下截面的内力，并校核其计算精度·····

10、83;······························17十三、最大弹性反力值的计算·················

11、······17十四、计算赘余力和······························18十五、计算衬砌截面内总的内力并校核计算精度········&#

12、183;·18十六、绘制内力图····································20十七、衬砌截面强度检算········

13、83;·····················20一、 计算结构的几何尺寸，并绘制断面图结构断面如图11所示图11 单线铁路隧道断面图a、岩体特性岩体为级围岩，隧道埋深200m；计算摩擦角，岩体重度，围岩的弹性反力系数k=200mpa/m，基底围岩弹性反力系数。b、 衬砌材料采用c25混凝土；重度，弹性模量，混凝土衬砌轴心抗压强度标准值，混凝土轴心抗拉强度标准值。c、 结构尺寸 ， ，

14、。二、计算作用在衬砌结构上的主动荷载。作用在结构上的荷载形式为均布竖向荷载q和均布水平侧向荷载e，其侧压系数为e=0.15q。 均布竖向荷载（m） (kpa) 均布水平侧向荷载：(kpa)三、绘制分块图。因结构对称，荷载对称，故取半跨计算，如图22。图22 半跨结构计算图式四、计算半拱轴线长度 a、求水平线以下边墙的轴线半径（单位：cm）及其与水平线的夹角 假定水平线以下 的轴线为一圆弧，则其半径由图33求得。 图33 边墙轴线的计算 由图上量得：，。 故 b、计算半拱轴线长度s及分块轴线长度（单位：cm）式中为各圆弧轴线的半径 半拱轴线长度 分块长度 五、计算各分段截面中心的几何要素 a、求

15、各截面与竖直轴的夹角 校核角度： b、各截面中心坐标（单位：cm） 坐标校核 六、计算基本结构的单位位移计算过程见表11。校核： 说明变位计算结果正确。 在误差允许范围内，曲墙拱结构几何要素见表11。曲墙拱结构集合要素及ik计算过程表截面isinicosixiyidi0000000.3123.63360.400886340410.916127797890.9785920.2046480.3246.64640.727130849110.686498891681.793160.7933640.3363.80890.897326931470.441366489512.3650191.6070090.

16、3479.71080.983918719640.178616777332.6668472.5610530.3586.67530.998316906710.0579944288472.7860643.5598060.3691.89110.99945535492-0.0329999017432.791324.5659070.31736795.50960.99538012802-0.0960125031042.7263755.5701140.44725899.1280.98733640292-0.158640560632.5981856.5681920.70363曲墙拱结构几何要素及ik计算过程表截

17、面ii1/iiyi/iiyi²/ii(1+yi)²/ii积分系数00.00225 444.4444 0.0000 0.0000 444.4444 110.00225 444.4444 90.9547 18.6137 644.9675 420.00225 444.4444 352.6062 279.7451 1429.4020 230.00225 444.4444 714.2262 1147.7680 3020.6649 440.00225 444.4444 1138.2458 2915.1078 5636.0438 250.00225 444.4444 1582.1360

18、5632.0972 9240.8137 460.00266 375.4263 1714.1615 7826.7021 11630.4515 270.00746 134.1313 747.1267 4161.5811 5789.9659 480.02903 34.4467 226.2528 1486.0721 1973.0245 18877.3802 19174.0544 67369.4221 114594.9112 七、计算主动荷载在基本结构中产生的变位和a、衬砌每一块上的作用力 竖向力： （kn） 侧向水平力： （kn）自重力： （kn） 计算过程见表22。 注意：以上各集中力均通过相应何在

19、图形的形心。计算过程表（一）截面集中力（kn）力臂（m）00000000001158.735 6.945 10.122 0.46570.242 0.498 -73.923 -3.459 -2.447 2127.814 6.945 27.440 0.31430.407 0.405 -40.172 -2.813 -11.154 390.006 6.945 40.803 0.1640.486 0.292 -14.761 -2.029 -19.830 447.813 6.945 42.964 0.0110.504 0.158 -0.526 -1.099 -21.663 519.424 6.945 45

20、.979 -0.0961-0.500 0.062 1.867 -0.433 22.994 607.146 46.120 0-0.497 0.005 0-0.034 22.926 708.850 45.880 0-0.489 0.037 0-0.327 22.449 8013.321 44.216 0-0.491 0.088 0-1.168 21.693 计算过程表（二）截面00.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1165.6794 10.1217 0.9786 0.2046 -162.1326 -2.0714 -244.0333 23

21、00.4376 37.5620 0.8146 0.5887 -244.7269 -22.1133 -565.0124 3397.3882 78.3653 0.5719 0.8136 -227.2500 -63.7615 -892.6438 4452.1461 121.3295 0.3018 0.9540 -136.4704 -115.7536 -1168.1549 5478.5144 167.3089 0.1192 0.9988 -57.0471 -167.1003 -1367.8740 6485.6599 213.4285 0.0053 1.0061 -2.5526 -214.7306 -1

22、562.2647 7494.5097 259.3084 -0.0649 1.0042 32.1159 -260.3993 -1768.4256 8507.8303 303.5248 -0.1282 0.9981 65.0988 -302.9414 -1985.7439 b、主动荷载在基本结构上产生的内力分块上各集中力对下一分点的截面形心的力臂由分块图上量取（图44），并分别记为、。图44 单元主动荷载图示弯矩： （kn·m）轴力： （kn）式中 和的计算过程示于表22和表33。计算过程表截面00.0000 1.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00

23、00 10.4009 0.9161 165.6794 -10.1217 66.4186 -9.2728 57.1458 20.7271 0.6865 300.4376 -37.5620 218.4575 -25.7863 192.6712 30.8973 0.4414 397.3882 -78.3653 356.5871 -34.5878 321.9993 40.9839 0.1786 452.1461 -121.3295 444.8750 -21.6715 423.2036 50.9983 0.0580 478.5144 -167.3089 477.7090 -9.7030 468.0060

24、 60.9995 -0.0330 485.6599 -213.4285 485.3954 7.0431 492.4385 70.9954 -0.0960 494.5097 -259.3084 492.2251 24.8969 517.1220 80.9873 -0.1586 507.8303 -303.5248 501.3994 48.1513 549.5507 校核： （kn·m） （kn·m） (kn·m)计算误差：在误差范围内。c、主动荷载位移和 计算过程见表44。计算过程表截面积分系数00.0000 444.4444 0.0000 1.0000 0.000

25、0 0.0000 0.0000 11-244.0333 444.4444 0.2046 1.2046 -108459.2362 -22195.9658 -130655.2020 42-565.0124 444.4444 0.7934 1.7934 -251116.6109 -199226.8789 -450343.4898 23-892.6438 444.4444 1.6070 2.6070 -396730.5904 -637549.6293 -1034280.2197 44-1168.1549 444.4444 2.5611 3.5611 -519179.9724 -1329647.4259

26、 -1848827.3983 25-1367.8740 444.4444 3.5598 4.5598 -607943.9812 -2164162.6319 -2772106.6131 46-1562.2647 375.4263 4.5659 5.5659 -586515.2485 -2677974.0786 -3264489.3271 27-1768.4256 134.1313 5.5701 6.5701 -237201.2612 -1321238.0657 -1558439.3269 48-1985.7439 34.4467 6.5682 7.5682 -68402.4170 -449280

27、.2083 -517682.6254 1-8183366.3565 -25443562.1461 -33626928.5026 经校核，故计算正确。d 、墙底（弹性地基上的刚性梁）位移计算单位弯矩作用下墙底截面产生的转角 主动荷载作用下墙底截面产生的转角 八、解主动荷载作用下的力法方程 式中 其中 拱矢高，。解： 九、计算主动荷载作用下各截面的内力，并校核计算精度 （kn·m） (kn) 计算过程见表55。计算过程表截面积分系数00.0000 314.6495 0.0000 314.6495 139844.2222 0.0000 1.0000 0272.939 272.9388 1-

28、244.0333 314.6495 55.8564 126.4726 56210.0436 11503.2730 4.0000 57.1458 250.047 307.1927 2-565.0124 314.6495 216.5398 -33.8231 -15032.4695 -11926.2201 2.0000 192.6712 187.372 380.0434 3-892.6438 314.6495 438.6151 -139.3792 -61946.3201 -99548.2940 4.0000 321.9993 120.466 442.4654 4-1168.1549 314.6495

29、 699.0107 -154.4947 -68664.3135 -175852.9461 2.0000 423.2036 48.751 471.9550 5-1367.8740 314.6495 971.6092 -81.6153 -36273.4577 -129126.4723 4.0000 468.0060 15.829 483.8350 6-1562.2647 314.6495 1246.2132 -1.4020 -526.3617 -2403.3184 2.0000 492.4385 -9.007 483.4315 7-1768.4256 314.6495 1520.3002 66.5

30、241 8922.9683 49701.9504 4.0000 517.1220 -26.206 490.9165 8-1985.7439 314.6495 1792.7144 121.6200 4189.4134 27516.8718 1.0000 549.5507 -43.299 506.2516 -156759.7177 -1022726.2692 十、求单位弹性反力图及相应摩擦力作用下基本结构中产生的变位和。a、各截面的弹性反力强度 最大弹性反力零点假定在截面2，即，最大弹性反力值假定在截面4，即。拱圈任意截面的外缘弹性反力强度（图55） （kpa）图55 单元单位弹性反力荷载图式边墙

31、任意截面的外缘弹性反力强度 （kpa）b、各分块上的弹性反力集中力 （kn）方向垂直衬砌外缘，并通过分块上弹性反力图形的形心。计算见表66。各点弹性反力的计算过程表截面30.6292 0.3146 0.8594 0.2704 63.8089 0.8973 0.4414 0.2426 0.1193 41.0000 0.6573 0.9928 0.6526 79.7108 0.9839 0.1786 0.6421 0.1166 50.0472 0.3523 1.0171 0.3583 86.6753 0.9983 0.0580 0.3577 0.0208 60.0530 0.2026 1.0202

32、 0.2067 91.8911 0.9995 -0.0330 0.2066 -0.0068 70.0539 0.1283 1.0207 0.1309 95.5096 0.9954 -0.0960 0.1303 -0.0126 80.0000 0.0641 0.9781 0.0627 99.1280 0.9873 -0.1586 0.0619 -0.0100 c、弹性反力集中力与集中力的合力d、计算作用下基本结构的内力 （kn·m） （kn）计算参照表77和表88。的计算过程表截面r3=0.270338r4=0.652579r5=0.358285r6=0.206720r7=0.1309

33、29r8=0.06273230.4271 0.1155 -0.1155 41.6253 1.0606 0.6083 0.3970 -1.4576 52.7743 0.9940 1.8233 0.6533 0.6263 0.2244 -1.8716 63.8901 0.8042 3.0277 0.6259 1.8505 0.3825 0.6439 0.1331 -1.9457 74.9696 0.6507 4.2140 0.5517 3.0671 0.4016 1.8591 0.2434 0.68380.0895 -1.9369 86.0079 0.3769 5.3770 0.3373 4.27

34、09 0.2679 3.0634 0.1922 1.8880.1184 0.76280.0479 -1.3406 的计算过程表截面sinicosirvsinirvrhcosirh363.8089 0.8973 0.4414 0.1193 0.1071 0.2426 0.1071 0479.7108 0.9839 0.1786 0.2359 0.2321 0.8847 0.1580 0.074083707922586.6753 0.9983 0.0580 0.2567 0.2562 1.2424 0.0721 0.18419611756691.8911 0.9995 -0.0330 0.2499

35、 0.2497 1.4490 -0.0478 0.29753905553795.5096 0.9954 -0.0960 0.2373 0.2362 1.5793 -0.1516 0.38782616579899.1280 0.9873 -0.1586 0.2273 0.2245 1.6413 -0.2604 0.48482762083e、计算作用下产生的荷载位移和 计算结果见表99。 经校核，故计算正确。计算过程表截面积分系数3-0.1155 444.4444 1.6070 2.6070 -51.3255 -82.4806 -133.8061 44-1.4576 444.4444 2.5611

36、 3.5611 -647.8224 -1659.1076 -2306.9300 25-1.8716 444.4444 3.5598 4.5598 -831.8435 -2961.2016 -3793.0451 46-1.9457 375.4263 4.5659 5.5659 -730.4661 -3335.2405 -4065.7066 27-1.9369 134.1313 5.5701 6.5701 -259.8020 -1447.1266 -1706.9286 48-1.3406 34.4467 6.5682 7.5682 -46.1792 -303.3138 -349.4929 1-73

37、74.6404 -28255.2450 -35629.8855 十一、解弹性反力及其摩擦力作用下的立法方程 式中、和均同前。 解得 代入原方程检验，计算正确。十二、求单位弹性反力图及摩擦力作用下截面的内力，并校核其计算精度 （kn·m） (kn) 计算过程见表1010。 计算过程表截面积分系数00.0000 -4.6330 0.0000 -4.6330 -2059.1111 0.0000 1.0000 03.5054 3.5054 10.0000 -4.6330 0.7174 -3.9156 -1740.2786 -356.1445 4.0000 03.2114 3.2114 20.

38、0000 -4.6330 2.7811 -1.8519 -823.0853 -653.0062 2.0000 02.4065 2.4065 3-0.1155 -4.6330 5.6332 0.8847 393.2120 631.8952 4.0000 01.5472 1.5472 4-1.4576 -4.6330 8.9775 2.8869 1283.0732 3286.0185 2.0000 0.0740837079220.6261 0.7002 5-1.8716 -4.6330 12.4785 5.9739 2655.0649 9451.5159 4.0000 0.184196117560

39、.2033 0.3875 6-1.9457 -4.6330 16.0053 9.4266 3539.0057 16158.770 2.0000 0.29753905553-0.1157 0.1819 7-1.9369 -4.6330 19.5255 12.9556 1737.7457 9679.4416 4.0000 0.38782616579-0.3366 0.0513 8-1.3406 -4.6330 23.0241 17.0505 587.3358 3857.7340 1.0000 0.48482762083-0.5561 -0.0713 18709.1877 119068.1331 十

40、三、最大弹性反力值的计算 计算参照式（5.3.24）进行。先求位移和： （m） （m） （rad） （rad） 计算过程见表1111。计算过程表截面积分系数4444.4444 0.0000 -154.4947 2.8869 0.0000 0.0000 2.0000 5444.4444 0.9990 -81.6153 5.9739 -36237.1842 2652.4098 4.0000 6375.4263 1.0063 -1.4020 9.4266 -529.6777 3561.3014 2.0000 7134.1313 1.0043 66.5241 12.9556 8961.3370 174

41、5.2180 4.0000 834.4467 0.9998 121.6200 17.0505 4188.5755 587.2183 1.0000 -105974.1688 25300.3325 十四、计算赘余力和 （kn·m） (kn)十五、计算衬砌截面内总的内力并校核计算精度 a 、衬砌各截面内力 （kn·m） (kn) 计算结果见表1212。计算结果截面e积分系数0314.6495 -3.5322 311.1173 272.9388 2.6725 275.6113 1.1288 138274.356 011126.4726 -2.9853 123.4873 307.19

42、27 2.4484 309.6410 0.3988 54883.255 11231.748 42-33.8231 -1.4119 -35.2350 380.0434 1.8347 381.8781 -0.0923 -15659.990 -12424.072 23-139.3792 0.6745 -138.7047 442.4654 1.1796 443.6449 -0.3126 -61646.535 -99066.537 44-154.4947 2.2010 -152.2937 471.9550 0.5338 472.4888 -0.3223 -67686.098 -173347.686 02

43、5-81.6153 4.5545 -77.0608 483.8350 0.2954 484.1304 -0.1592 -34249.236 -121920.637 -87714.1092 46-1.4020 7.1869 5.7848 483.4315 0.1387 483.5702 0.0120 2171.776 9916.129 5562.0342 2766.5241 9.8773 76.4014 490.9165 0.0391 490.9555 0.1556 10247.826 57081.557 26245.2244 48121.6200 12.9993 134.6193 506.25

44、16 -0.0543 506.1972 0.2659 4637.198 30458.008 11876.1104 1-142495.833 -931948.725 -222875.3602 b 、校核计算精度墙底截面最终转角： (rad)校核： 相对误差是：，故计算正确。十六、绘制内力图计算结果按一定比例绘制如图。结构内力图十七、衬砌截面强度检算由计算可知，故按承载能力极限状态检算： 式中 轴力标准值，取； 混凝土衬砌构件抗压检算时作用效应分项系数，； 混凝土衬砌构件抗压检算时抗力分项系数， 构件纵向弯曲系数，这里为隧道衬砌，故取； 混凝土轴心抗压强度标准值，按规范取； 截面宽度，； 8点截面

45、高度，； 轴向力偏心影响系数，取。 可见等式左边小于等式右边，故轴力最大处的边墙底通过检算。按正常使用极限状态计算：式中 混凝土衬砌构件抗裂验算时的荷载效应分项系数，取； 拱顶轴力，取； 混凝土轴心抗拉强度标准值，； 混凝土衬砌抗裂验时的抗力分项系数，； 可见等式左边小于等式右边，故拱顶截面通过检算。车辆制冷与空调第二次作业参考答案车辆隔热壁、制冷方法与制冷剂、蒸汽压缩式制冷一简答题1. 什么是隔热壁的传热系数？它的意义是什么？答：隔热壁的传热系数指车内外空气温度相差1时，在一小时内，通过一平方米热壁表面积所传递的热量。可以概括为单位时间、单位面积、单位温差传递的热量。 它可以表示出车体隔热壁

46、允许热量通过的能力，愈大，在同样的传热面积与车内外温差的情况下，通过的热量就愈大，隔热性能就愈差。2. 热量是如何从隔热壁一侧的空气中传至另一侧空气的？答：热量从隔热壁一侧的空气中传至另一侧的空气中，其传热过程可以分为：1）表面吸热热量从一侧的空气中传至隔热壁的一侧表面；2）结构透热热量从隔热壁的一侧表面传至另一侧表面；3）表面放热热量从隔热壁另一侧表面传至另一侧的空气中。3. 如何改善隔热壁的性能？答：（1）尽可能减少热桥；（2）不同材料必须完全密贴；（3）减少漏泄；（4）选用隔热性能较好的材料。4. 蒸汽压缩制冷循环系统主要由哪些部件组成，各有何作用？答：在蒸汽压缩制冷循环系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件。蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞