【正文】 《地下建筑結(jié)構(gòu)》課程設(shè)計(jì) 班 級： 土 12051 班 學(xué) 號： 20210665 姓 名： *** 指導(dǎo)教師： 高 ** 專 業(yè)： 城市地下空間工程 石家莊鐵道大學(xué)土木工程學(xué)院 20211220 1 1. 工程概況 工程地質(zhì) 某城市一 區(qū)間 隧道工程，位于城市主干道下方，埋深 h=10m，從上到下地層情況為： (1) 雜填土：天然容重 ，粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 12176。，層厚 2m； (2) 礫砂 夾粉質(zhì)粘土 ：褐色、灰褐色、黃褐色，中密～密實(shí)，飽和。含大于 2mm 顆粒占總重的 35～ 45%，鉆探過程中所見最大粒徑 80mm，粉質(zhì)粘土含量在 23%以上，天然容重 ，飽和容重 kN/m3，粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 176。 該層分布連續(xù) ， 層厚 5m； (3) 粉質(zhì)粘土 ： 灰褐 色， 質(zhì)軟、 飽和， 局部夾 礫砂混粒 ， 礦物成分以石英、長石為主。粘粒含量 6%。含大于 4mm 顆粒占總重的 35～ 45%，最大粒徑 80mm。該層層厚 5m。該層飽和容重 ，平均粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 176。 (4) 含粘性土薄夾層圓礫 ： 淺黃色、黃褐色，中密～密實(shí)，濕～飽和，混粒結(jié)構(gòu)，礦物成分以石英、長石為主，粘粒含量 9%。含大于 2mm 顆粒占總重的 35～ 45%，最大粒徑 80mm。該層分布連續(xù)，層厚 8m。 該層飽和容重 ，平均粘聚力 ，內(nèi)摩擦角 176。 (5) 風(fēng)化花崗巖： (4)層以下 12m 均為風(fēng)化花崗巖，中等風(fēng)化狀態(tài)。 本區(qū)段地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水 ，雨季豐水期的 地下 水位在地面以下，冬季枯水期地下水位在地面以下 4m。 工程地質(zhì)及水 文地質(zhì)特征圖 2 2. 結(jié)構(gòu)尺寸及材料 隧道結(jié)構(gòu)尺寸圖（ cm） （ 1） 襯砌結(jié)構(gòu)如上圖所示（ 22 斷面）， （ 2）本圖適用于石家莊六線隧道 DK278+480 ~ DK278+728（京石客專里程）段明洞襯砌結(jié)構(gòu)。 （ 3）隧道采用無砟軌道，道床底面至內(nèi)軌頂面的高度為 。 （ 4）改建京廣線、京石客專隧道軌面以上有效內(nèi)凈空面積分別為： 、。 （ 5）采用 明挖法施工。 （ 1）襯砌主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土： （ 2）拱部、邊墻、底板： C35 鋼筋混凝土 ； （ 3）水溝及電纜槽槽身： C25 混凝土； （ 4）水溝及電纜槽蓋板： C35 鋼筋混凝土。 （ 5）結(jié)構(gòu)底鋪設(shè) 100mm 厚 C15 混凝土墊層 +150mm 厚碎石墊層。 （ 6）本圖未詳之處見有關(guān)說明及圖紙。 （ 7）二襯混凝土保護(hù)層厚度：迎水側(cè) 40mm，背水側(cè) 30mm。 （ 8）二次襯砌采用 C30 防滲鋼筋混凝土，防滲等級 P10。 3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 荷載計(jì)算，確定作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載 （ 1） 結(jié)構(gòu)自重 由 ANSYS 軟件自動計(jì)算 （ 2） 地面超載 該區(qū)間隧道工程，位于城市主干道下方，埋深 h=10m，采用明挖法施工。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 TB 100032021 可知，該區(qū)間隧道為淺埋隧道，應(yīng)按淺埋隧道設(shè)計(jì)。這樣就會受到城市主干道車輛荷載的影響。 根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》 (JTG_D602021)可知，車輛重力標(biāo)準(zhǔn)值為 550KN，車輛外形尺寸（長 X 寬）為 。 隧道位于城市主干道下方，作用在路面的車輛荷載就相當(dāng)于地面超載。所以該區(qū)間隧道的地面超載為： 地面超載為（每延米）： qK 地面超載 =15KN/m。 （ 3） 地層壓力 由工程地質(zhì)可知，從上到下，隧道覆蓋層及周圍巖層情況依次為：雜填土，層厚 2m；礫砂夾粉質(zhì) 粘土，該層分布連續(xù)，層厚 5m；粉質(zhì)粘土，層厚 5m；含粘性土薄夾層圓礫，該層分布連續(xù)，層厚 8m；風(fēng)化花崗巖，含粘性土薄夾層圓礫層以下 12m 均為風(fēng)化花崗巖，中等風(fēng)化狀態(tài)。隧道埋深為 10m，大多處在含粘性土薄夾層圓礫層中，圍巖完整程度和堅(jiān)硬程度較差。根據(jù)我國鐵路隧道圍巖分級方法，可以判定該區(qū)間隧道所處圍巖級別為 Ⅴ級。 根據(jù)隧道施工設(shè)計(jì)圖紙可知，開挖坑道寬度 B=。根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》TB100032021 可知，等效荷載高度值為： 根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 TB100032021 可知，隧道埋 深 mhmh q ??? 。 所以該區(qū)間隧道為超淺埋隧道，隧道處于城市主干道以下，地面基本水平，故隧道襯砌結(jié)構(gòu)所受荷載具有對稱性。 。取 地面超載地面超載 22 m/15,m/ 550 KNqKNq KK ????? ? mhimmBBihSqSq)(,)5(1,1511??????????????????????????取? 4 根據(jù)工程地質(zhì)情況，從上到下依次為：雜填土，天然容重 ，層厚 2m；礫砂夾粉質(zhì)粘土，天然容重 ，飽和容重 ，該層分布連續(xù)，層厚 5m；粉質(zhì)粘土，該層飽和容重 ，層厚 5m；含粘性土薄夾層圓礫，該層飽和容重，該層分布連續(xù)，層厚 8m；風(fēng)化花崗巖，含粘性土薄夾層圓礫層以下 12m 均為風(fēng) 化花崗巖，中等風(fēng)化狀態(tài)。 根據(jù)水文地質(zhì)特征，本區(qū)段地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，雨季豐水期的地下水位在地面以下 ，冬季枯水期地下水位在地面以下 4m。圍巖壓力計(jì)算選擇地下水的不利情況，即按雨季豐水期的地下水位在地面以下 3m 計(jì)算。 圍巖壓力的垂直均布壓力為： 圍巖壓力的水平壓力可按朗金公式計(jì)算。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 501572021，隧道所處地層為粘性土層，故在施工階段，側(cè)向水、土壓力，應(yīng)采用水土合算?？拥赖膬舾?mHt ? ，隧道開挖坑道底部有 厚中等風(fēng)化狀態(tài)的花崗巖，巖性較好，可認(rèn)為水平側(cè)壓力系數(shù)為 0，即隧道所受的水平側(cè)壓力只在距地面 10m 到 20m 范圍內(nèi)呈梯形分布。平均飽和容重為 3/)82/()( mkN??????平均? 。巖體的似摩擦角 o450?? 。巖體兩側(cè)摩察角 oo 0 ???? ?? 作用在隧道頂部的水平壓力為： 作用在隧道底部的水平壓力為： 。，隧道縱向取單位 mkNqmmkNqhq/,/34,2 ????????????? ? ? a n45t a n 45t a n)145( t a n45t a nt a nt a n t a n)1( t a nt a nt a n 22 ????????? oo ooooooo ?? ????? ?? ? a n45t a n)27t a n45( t a 45t a t a nt a n)t a n( t a nt a n1t a nt a nt a n??????? ????????oooooooo??????????mNqqhe K / 0 9(1 ??????? ）（）地面超載 ???? ?? ?mNeHqqHe K/((2t2?????????????））平均地面超載 ???? 5 隧道圍巖壓力圖 （ 4） 地震荷載（地震烈度 7 度） 作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)橫截面上的地震作用力，可根 據(jù)《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 501112021(2021 年版 ) ，采用地震系數(shù)法（慣性力法）計(jì)算。 a、左線拱部 由隧道設(shè)計(jì)施工圖可知，隧道左線拱部體積為 )( 3 每延米mSlV ???? ，鋼筋混凝土密度 3/2500 mkg?? 。 隧道左線拱部水平慣性力為： NgVKgmKF hthI ???????? 左左 ??? ，以集中力的形式，作用在左線拱部的軸線處。 b、右線拱部 由隧道設(shè)計(jì)施工圖可知，隧道右線拱部體積為 )( 3 每延米mSlV ???? ，鋼筋混凝土密度 3/2500 mkg?? 。 隧道右線拱部水平慣性力為： NgVKgmKF hthI ???????? 右右 ??? ，以集中力的形式，作用在右線拱部的軸線處。 c、左邊墻 由隧道設(shè)計(jì)施工圖可知，隧道左邊墻體積為 )