《地下工程》课程设计

二、设计资料 三、隧道设计 7五、轨道设计 六、参考文献 限界和建筑限界的计算过程与影响因素，车辆类型，支护结构类型，轨道类型，受电弓知识，直线与曲线隧道计算超高的办法及其对隧道建筑限界的影响等知识，使学生能够在任一速度和曲线半径下，选择车型和轨道设计，进行隧道衬砌选择和衬砌管片的选择，并且设计出管片的厚度和二次衬砌的厚度(若需要),绘出给定条件下的隧道建筑限界图(车辆轮廓线图、车辆限界图、设备限界图和建筑限界图),并给出具体控制点的坐标值，绘出单(复)线隧道直线和曲线条件下的衬砌内轮廓图，绘出衬砌设计图，绘出管片设计二.设计资料：取之于“广州地铁某线某区间盾构隧道设计”。圆形盾构地铁区间隧道，底层参数为：系数0.5,地基抗力系数30.0MPa/m。1)直线隧道，时速80km/h2)曲线段隧道，时速70km/h,半径750m,车型B1,减震轨枕。三.隧道设计：本隧道设计选择B1车型中的下部受流型车型，其车辆主要参数如下：4.车体重量：1)空车：24000kg(钢车)●车辆轮廓线B1型计算车辆轮廓线坐标值(mm)如下表：点号点号 ——点号00点号 0———一—第0~9、10d点是第11d点控制点0d点为制点；第点；第2点；第2●车辆限界点号点号点号 —0—— —点号 ———— — ———— ——————一●设备限界设备限界坐标值(隧道内直线)(mm)如下表：点号点号点号— 0 —1●B1型隧道内曲线地段(R=1000m)设备限界(未按超高旋转)轨道曲线超高计算：Vc—列车通过速度(km/h);R—曲线半径(m)。曲线段超高引起的设备限界加宽和加高量的计算：1)车体横向加宽量：h—轨道超高值(mm)计算点的横坐标(mm)点号27X0Y点号XY之之y由级地没设备限X线路中心线1.砌管片的选择隧道外径隧为R₁=6.0m,隧道内半径为R₂=2.55m;管片的宽度为1.2m,厚度为h=0.25m,分块数目6块；封顶块管片(K)圆心角为15°,标准块管片3块(分别为B₁、B₂、B₃)圆心角均为72°,邻接块管片左右各1块(分别为A₁、A₂)圆心角均为64.5°,如下图所示，纵向接头为10处，按36°等角度布置，每两环为一组，第一环的封顶块管片(K)从正上方偏18°,第二环的封顶管片(K)从2.荷载计算：1)荷载-结构模式盾构隧道管片衬砌结构力学分析中荷载的计算采用荷载-结构模式，如图所示2)参数取值粉粘土，上覆地层高12.0m,容重18.0kN/m³,地面超载20.0kN/m³,侧压力系数0.5,地基抗力系数30.0MPa/m。根据采用的弯螺栓接头的受力情况，参照国内外有关试验研究结果，全部环向接头的抗弯刚度，在隧道内侧受拉时取为5×10⁴kN·m/rad,隧道外侧受拉时取为3×10⁴kN·m/rad。另外，在本计算中，纵向接头的径向抗弯刚度k,和切向抗剪刚度k,均取为无穷大，即认为各环管片在纵向接头处不产生错动。3)荷载计算土压力圆环顶部以上的竖向土压力：拱背土平均土压力：所以，竖向荷载为：地面超载：地层水平荷载即地层侧向主动土压力，由均匀主动土压力q₁和三角形土压力q₂组成，则：衬砌自重线荷载底部均布竖向反力=24+342.79+π·g+0.21644)均质圆环模型计算结果本设计采用均质圆模型计算，其计算公式见《地下工程》(关宝树主编)计算过程中，钢筋混凝土管片接头刚度折减系数η取为0.7,而弯矩增大系数ξ取0.3。由于均质圆环所受的荷载在竖直方向上是对称的，所以只计算了竖向的半个圆环，即180°,此半圆环管片衬砌的内力计算如附表1所示，其内力计算最大正弯最大正弯矩对应的最大负弯对应的轴力二环一组错缝拼装偏转角为18°为第一环结果发生在B₂块发生在B₃块5)管片的配筋计算管片的钢筋采用HRB335级钢强度设计值管片混凝土采用C50,轴心抗压强度设计值为,外侧受拉的弯矩设计值为,保护层厚度为a=40mm;内侧受拉保护层厚度为①.外侧受拉钢筋计算先假定受拉钢筋为一层，并且为单筋截面，则：最大弯矩设计值为：=0.384×1.0×23.1×1200×210²=469.4可知设计成单筋单层截面满足要求。计算受拉钢筋的截面面积为：所以，管片的受拉钢筋选用1028,A,=6158mm²>5787.3mm²(满足要求),钢筋间的间距为d=125mm。②.内侧受拉钢筋的计算同上，求得手拉钢筋截面面积为4905.2mm²,则选用受拉钢筋为8228,A,=4926mm²>4905.2mm²(满足要求),钢筋间的间距为d=160mm。箍筋的选择：选用φ10@200的钢筋做分布筋。6)衬砌结构的验算①.混凝土结构裂缝验算(Wim≤0.2mm)A=6158+4926=11084mm²由于保护层的厚度c=40mm>30mm,取c=30mm进行计算，则：(满足要求)②.混凝土结构变形验算(直径变形△m=0.2%D)(满足要求)五.轨道设计本设计要有减震效果，所以采用包套式短轨枕整体道床。包套式短轨枕整体道床的特点是在短轨枕和混凝土之间垫以弹性材料如橡胶道床簧下振动加速度可降低30%以上。参考文献：2.GB50157-2003,《地铁设计规范》,中国计划出版社，2003年；3.张凤祥等编著,《盾构隧道施工手册》,人民交通出版社，20