长沙理工大学地下工程课程设计

目录

一、目的……………………………………………………………..………………….

二、设计资料……………………………………………….….….…………………

三、隧道设计..............................…………………………………………….

四、盾构隧道的管片设计………………………………..……………………

五、结构受到的荷载……………………………………..………………………

六、结构的内力计算……………………………………………………………..

七、衬砌结构防水设计………………………………….…………………….

八、参考文献………………………………………………….……………………

1.目的

通过课程设计,使学生掌握地铁区间隧道车辆轮廓线、车辆限界、设备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，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，绘出管片设计图等。

2.设计资料

设计采用圆形盾构地铁区间隧道，地层为均质的砂性土，水的重度3

10/m w kN γ=地层参数表

设计要求：

1)直线段，时速80km/h ；

2)曲线段，时速50 km/h ，半径400m ，车型A 。 3.隧道设计

本隧道设计选择A 型，其车辆主要参数如下：

1)车辆长度：22100mm

2)车辆宽度：3000mm

3)车辆高度： 3800mm

A型计算车辆轮廓线坐标值（mm）如下表：

车辆限界坐标值（隧道内直线）（mm)如下表：

●设备限界

设备限界坐标值（隧道内直线）（mm）如下表：

●隧道的建筑限界

本隧道为A车型盾构隧道，按规范建筑限界取直径为5200mm。如下图所示：

● A 型隧道内曲线地段（R=400m ）设备限界（未按超高旋转）

轨道曲线超高计算：

211.873.75C V h mm R

== 式中：h —超高值（mm ）；

V C —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：

曲线内侧：

'(1)1500

ac Qi B h h X m gC S ?=+ 曲线外侧： '(1)1500dc Qa B h h X m gC S ?=

+ 1500dc q h a g

= ()2

/3.61500

ac q v h a g R =- （2） 车体竖向加高量、降低量：

有超高引起：

'()(1)1500sc cp ac sc cs Qi B ac p s

h h h h h Y m gX S h k k φφ--?=-+++ 本隧道超高由单独提高外轨实现，此时'ac h =ac h /2

式中：Qi X ?—超高引起的设备限界曲线内侧加宽量（mm ）

Qa X ?—欠超高引起的设备限界曲线外侧加宽量（mm ）

ac h —轨道超高值（mm ）

B m —含载客车体重（kg ）

S —重力倾角附加系数

dc h —欠超高值（mm ）

q a —未平衡离心加速度（2/m s ）

Qi Y ?—超高引起的设备限界加高或降低量（mm ）

X —计算点的横坐标（mm ）

sc h —车体重心距轨面高（mm ）

cp h —转向架一系弹簧上支承面距轨面高度（mm ）

p k φ—整车一系弹簧测滚刚度（/N mm rad ?）

'ac

h —轨道超高设置方法系数（mm ） 由以上公式计算A 型隧道内曲线设备限界值，如下表：（未按超高旋转）（mm ） ●横断面设计

考虑通风要求，隧道的内轮廓线在建筑限界的基础上扩大至5400mm ，以此画出相应的横断面设计图：

3.管片设计

管片外径为

16.0

R m

，隧道内半径为；管片的宽度为 1.0m，厚度为h=0.25m，分块数目6块；封顶块管片（K）圆心角为，标准块管片3块（分别为、、）圆心角均为，邻接块管片左右各1块（分别为、）圆心角均为，如下图所示，纵向接头为10处，按等角度布置，每两环为一组，第一环的封顶块管片（K）从正上方偏，第二环的封顶管片（K）从正上方右偏。