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1、 课程设计题目：某2车道时速120 km/h高速公路隧道V级围岩段结 构及施工方法设计 课程设计（论文）任务书专业班级 地下工程12-02班 学生姓名 一、题目 某2车道时速120km/h 高速公路隧道V级围岩段结构及施工方法设计 二、起止日期 2015年 6 月 22 日至 2015 年 7 月 9 日三、主要任务与要求公路隧道参数：时速120km/h,两车道，围岩等级V级，上覆土层平均重度18.5,埋深60m,地下水距拱顶20m,平均内摩擦角42,配筋设计按容许状应力法。设计要求如下: (1)隧道横断面设计，根据设计数据确定建筑限界和净空断面（建筑界限按最小宽度）； (2)查阅相关文献资料
2、，选择隧道断面参数； (3)隧道结构设计，采用荷载结构法计算衬砌内力；根据相关规范，利用工程类比法确定初次支护参数； (4)施工方法与工艺流程。 评 阅 人 年 月 日目录一、初始条件 2二、隧道洞身设计 2 2.1隧道建筑界限及内轮廓图的确定 2三、隧道衬砌结构设计 3 3.1支护方法及衬砌材料3 3.2隧道深浅埋的确定及围岩压力的计算4四、衬砌结构内力计算 6 4.1基本资料64.2在同济曙光软件中步骤74.3配筋 13五、隧道开挖施工 15 5.1隧道开挖施工方案 155.2施工顺序 15 5.3施工要点 155.4施工方法优缺点 16六、附录17摘要本设计为公路隧道设计，该隧道为两车道
3、隧道，根据任务书的要求车速120km/h、围岩等级级、隧道埋深60m。本设计的主要任务是隧道的支护结构和施工设计。本设计主要内容包括：各级围岩荷载计算、利用有限元软件进行衬砌的内力计算、复合式衬砌设计、施工工艺设计等。关键词：公路隧道限界 结构计算 配筋 环形开挖留核心土法一、初始条件某高速公路隧道通过级围岩，埋深H=60m，隧道围岩天然容重=23 KN/m3，计算摩擦角=；衬砌材料采用C25喷射混凝土，材料容重，变形模量。二、隧道洞身设计2.1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：表2.1公路隧道建筑限界横断面
4、醉成最小宽度公路等级设计速度（km/h）车道宽度（W）侧向宽度余宽C人行道R检修道J隧道建筑净宽左侧LL右侧LR左侧右侧设检修道设人行 道不设人行道、检修道高速公路一级公路1203.7520.751.250.750.75111003.7520.510.750.7510.5803.7520.50.750.750.7510.25603.5020.50.750.750.759.75二级公路三级公路四级公路803.7520.750.75111603.5020.50.5110403.5020.250.250.759303.2520.250.250.257.5203.0020.250.250.257W行车
5、道宽度；取3.752mC余宽；因设置检修道，故余宽取为0mJ检修道宽度；双侧设置，取为1.0mH建筑限界高度；取为5.0m建筑限界左顶角宽度；取0.75mh检修道高度；取为0.25m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2.1 隧道内轮廓限界图 单位：m根据规范要求，隧道衬砌结构厚度为65cm（一次衬砌为20cm和二次衬砌45cm）通过作图得到隧道的尺寸如下：图2.2 隧道内轮廓图得到如下尺寸:R=6.2682m。三、隧道衬砌结构设计3.1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
6、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。由规范8.4.2-1，对于两车道级围岩：初期支护：拱部边墙的喷射混凝土厚度为15-20cm，拱墙的锚杆长度为3-4m，锚杆间距为0.8-1.2m；二次衬砌厚度：拱墙混凝土厚度为45cm。因此确定衬砌尺寸及规格如下：深埋隧道外层初期支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用普通水泥砂浆锚杆，规格HRB20
7、2.5m，采用梅花型局部布设，采用C25喷射混凝土。初次衬砌：采用C25喷射混凝土，厚度为19.8cm。防水板：采用塑料防水板及无纱布，且无纺布密度为300g/m2,防水板应采用铺满的EVA板防水层，厚度为2.0mm，搭接长度为150mm。二次衬砌：根据公路隧道设计规范，采用C25号模筑防水混凝土，厚度为45cm。整个衬砌厚度为19.8+0.2+45=65cm。图2.3衬砌示意图3.2隧道深浅埋的确定及围岩压力的计算隧道的内轮廓尺寸为B12.24m，H=9.3m因为级围岩需要预留变形量，查公路隧道设计规范8.4.1知级围岩需预留变形量为80-100mm，衬砌厚度为65cm，又每侧超挖量为10c
8、m，故隧道的近似开挖尺寸为：深浅埋的判别 （3.1） 深浅埋隧道的分界深度； （3.2）h等效荷载高度跨度影响系数； （3.3）i围岩压力增减率，当时取=0.1埋深故为深埋隧道。又可用公式（3.4）计算均布垂直压力： （3.4）表3.1 水平均布压力e的取值围岩级别、水平均布压力e00.15q(0.150.3)q(0.30.5)q(0.51.0)q 因为该隧道围岩级别为围岩水平均布压力为：取e=120。图3 .1荷载示意图四、衬砌结构内力计算4.1基本资料表4.1隧道衬砌基本资料公里等级高速公路围岩级别级围岩容重r=18.5KN/m3材料容重材料变形模量衬砌厚度d=0.65m 图4.1 衬砌结
9、构断面图4.2在同济曙光软件中步骤如下1、隧道建筑限界设计图4.2图4.32、隧道衬砌横断面设计图4.43、 荷载计算表4.2荷载计算取值py1py2py3py4315.2362kN/m315.2362kN/m315.2362kN/m315.2362kN/mPx1Px2Px3Px4315.2362kN/m315.2362kN/m315.2362kN/m315.2362kN/m在菜单中选择，程序将计算出作用在结构上的围岩压力，并且在屏幕上衬砌断面图的旁边生成结构计算简图。该围岩压力将自动填写在“分布荷载“对话框中，若不作修改将直接用于后面的计算，若要修改则选择菜单中的，将弹出如下对话框图4.5在
10、菜单中选择，用以添加材料，将弹出如下对话框：图4.6单击，该对话框将变为：图4.7双击，将弹出如下对话框：图4.84、计算结果显示：表4.3软件计算结果节点号坐标（x，y）N（kN）V（kN）M（kNm）1( 49.540000, 0.302000)1859.8-1576.3-659.29562( 50.652000, 0.302000)1859.8-1226-225.26873( 51.764000, 0.302000)1859.8-875.7112.30784( 52.876000, 0.302000)1859.8-525.4353.43395( 53.988000, 0.302000)1
11、859.8-175.1498.10956( 55.100000, 0.302000)1859.8175.1546.33477( 56.212000, 0.302000)1859.8525.4498.10958( 57.324000, 0.302000)1859.8875.7353.43399( 58.436000, 0.302000)1859.81226112.307810( 59.548000, 0.302000)1859.81576.3-225.268711( 60.660000, 0.302000)2403.8-873.4-659.295612( 61.947224, 3.799199)2130.5200.5158.3887
