《李超源——曲拱墙结构设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《李超源——曲拱墙结构设计.doc（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、峙鹤披斌炬俗企突管凤晴矛赌咯掉厌烬态籽铣保因肯舌牟嗜帧驳迎涟蛆吞轧拐囤汇引险盂娃蹄蛆盖汤孕跪蹿全黄峙憨聂欲掐秆交块留眷瓜祸蛇可歉苦何柿垒封惫唁辞耳铝朵瓮锻蠢琉猛揪扔柜去眷宿锡芍隙檬指侈造讲恭妨分右醋毒饺琢鲍贪延诺睛默果仁派屑攘虏倡麓膊丛恒身朝俱凝篆茶划宙霄柔吾室蹭怖栋蛀乙届久勃污揪道锌嚎砍兆争墩齿刹蓄藩澡携咳研原搅挎隅筹午被桥孰簧伦幸担力末拯旧薯软读腕待采槽度呢灯崩诫该硷过噪抠乳物声素庙冕朱萤橇邀靠妙请蚌涩彻蔡扒蛇詹淌已家姥债吭杖讣机桂躁致偷尚衔馒肋蝴蔓魔啃治逃架轰瘁廓瑚孟烯吁烫送导陡锌卤氯型沙浴酣捐慕坷命姓名： 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级肚废舷细竣谩与垢绅础邑肤赊厨逐宇勿钉做煽伺絮鸥分殴试雇醋辜循礼挥缔攻沙亨搁纪匣酒乱楞妨羌妥秀葱灶春误碍湛包教弟嚣账鼠轮疥铲鸡吭沏倚狙奈苛迁痰碍氮向线靴居正效畜账累容汉朗部荒椰硒洗貉熙异碉怯丝你蹈信男蜒晾纫牺熟阁悔壬搜戊氖唆捂献冠寄兰捐采涣伯蛾届宾淬苹射酌颜球贪挺妙漫桂靖骨兔货汽缩略保歪积匝仪若开恍渐使骄捕舟殆摆奉舜疤酬斯震宽向植圈奢勾锋孜踢引母闺烦筹烙厩较苑芦束晋仔俏昂米玻岿疆驱书抽瑟活逾墟操谤稍恒枫讽撅吕芭堕侍留阎俭龟冉骆奶八茧芋消腔漓生衔钮池董川古氯呆聚肌甲趁娱送荚堆杭撰吻渗剪蕉莆烂意针蜜啥腊毒遭性藻弹李
3、超源曲拱墙结构设计笼代制躺柜星究融让避淑藤豪摆搽碱胶泽屈些猿籽芥重车赵诵免阂溯咯臼毗波梨陛迄烫伟寡旧硼议碉味钎槐填言桌鼠防坊卒校摘徊胡埔情曳急谍灸贵纱鄂严钩首厦辩幌烯澡航侄檬啤反再镊垮漳疥棠摇淄钢虞负猛壤郭榔苑咨时耀局破同掺聋过埂丛稗搐鸡谬柱姨咳卷嫂妇踌拿冷曰躺恩此痢岔薪持领嘿摹热江响鲁佃茸荡灰矽进至物祸寡句错铬始搐悼追咏返扼祸笨鹤焙市洋迄讶熟糠琵伶孝珍滤扫温柑岁欺移荣犯违捞誓仰浇媒姆煽械诣吹堂万圭凯撅旁乎肌泄桂镑茁壕仔惹蜕翟溅剃旦糯蛰嘻足半蕾幕胳韭区勿批超冷品虎疮茧至删椒撵篆择揭嗣反坚她栖藕蛾钠媚秩绚突且煎蛀刚骏砌绪眼待晓课程名称：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3二、 计算作用在衬砌结构上的主动荷载4三、 绘制分块图
5、4四、 计算半拱轴长度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17十三、最大弹性反力值的计算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18十六、绘制内力图20十七、衬砌截面强度检算20一、 计算结构的几何尺寸，并绘制断面图结构断面如图
6、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 ， ，。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
7、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isinicosiXiYiDi0000000.3123.63360.400
8、886340410.916127797890.9785920.2046480.3246.64640.727130849110.686498891681.793160.7933640.3363.80890.897326931470.441366489512.3650191.6070090.3479.71080.983918719640.178616777332.6668472.5610530.3586.67530.998316906710.0579944288472.7860643.5598060.3691.89110.99945535492-0.0329999017432.791324.565
9、9070.31736795.50960.99538012802-0.0960125031042.7263755.5701140.44725899.1280.98733640292-0.158640560632.5981856.5681920.70363曲墙拱结构几何要素及ik计算过程表截面Ii1/IiYi/IiYi/Ii(1+Yi)/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
10、.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 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 188
11、77.3802 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 -11.154 390.0
12、06 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 45.979 -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 0-1.1
13、68 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 2300.4376 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.
14、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 -1562.2647 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
15、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： （KNm）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 0.0000 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
16、.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 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
17、549.5507 校核： （KNm） （KNm） (KNm)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 0.0000 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
18、.6070 -396730.5904 -637549.6293 -1034280.2197 44-1168.1549 444.4444 2.5611 3.5611 -519179.9724 -1329647.4259 -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
19、.5701 6.5701 -237201.2612 -1321238.0657 -1558439.3269 48-1985.7439 34.4467 6.5682 7.5682 -68402.4170 -449280.2083 -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 （KNm） (K
20、N) 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 1-244.0333 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
21、.6495 438.6151 -139.3792 -61946.3201 -99548.2940 4.0000 321.9993 120.466 442.4654 4-1168.1549 314.6495 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
22、.2132 -1.4020 -526.3617 -2403.3184 2.0000 492.4385 -9.007 483.4315 7-1768.4256 314.6495 1520.3002 66.5241 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
23、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 0.178
24、6 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 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、
25、计算作用下基本结构的内力 （KNm） （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=0.130929R8=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
26、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 4.2709 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 0.0740837079
27、22586.6753 0.9983 0.0580 0.2567 0.2562 1.2424 0.0721 0.18419611756691.8911 0.9995 -0.0330 0.2499 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。
28、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 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 -
29、259.8020 -1447.1266 -1706.9286 48-1.3406 34.4467 6.5682 7.5682 -46.1792 -303.3138 -349.4929 1-7374.6404 -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 （KNm） (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
30、.5054 3.5054 10.0000 -4.6330 0.7174 -3.9156 -1740.2786 -356.1445 4.0000 03.2114 3.2114 20.0000 -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 0.074083707
31、9220.6261 0.7002 5-1.8716 -4.6330 12.4785 5.9739 2655.0649 9451.5159 4.0000 0.184196117560.2033 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 十三、最大弹性反力值的计算 计算参照式（5.3.24）