地下工程基础课程设计Word格式文档下载.docx
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=21.5KN/m,水的重度
=10KN/m.
由设计要求知：
隧道上层所受压力P=
H=21.5×
5=107.5KN/m,为均布荷载，方向竖直向下。
求隧道所受的侧向压力F时，采用水土分算。
土层给隧道侧压力：
F1=
h
（45°
-φ/2）－2ctan（45°
-φ/2）。
其中φ=24°
，为土内摩擦角；
c=20kPa,为土粘聚力，h为F1作用点到地面距离。
在地下水位以上的隧道侧壁，地下水给隧道侧压力为零；
在地下水位以下部分，地下水给隧道侧压力：
F2=
hh为F2作用点到地下水位的水位差（取绝对值）。
有隧道所受的侧向压力:
F=F1+F2。
隧道在水位1，水位2，水位3的情况下，其上部和侧部受力（外力）分别如图2，图3，图4所示。
图2在水位1的情况下隧道部分受力图（KN）
图3在水位2的情况下隧道部分受力图（KN）
图4在水位3的情况下隧道部分受力图（KN）
三．建立模型
采用“迈达斯”软件取1延米建模，取实腹矩形截面（1m×
0.35m）。
该结构节点和单元编号分别如图5，图6所示;
每个单元长0.5m,共分56个单元。
图5节点编号图
图6单元编号图
建模时，采用面弹性支承，弹性连接，选杆系单元，取地基弹性模量为20.5MN/
。
该隧道约束示意图如图7所示。
图7约束示意图
同一受力情况下，不同的混凝土弹性模量确定不同的材料，要分别建模计算。
四．计算结果
在水位1的情况下，当E=3.1e+7KN/㎡时，隧道所受弯矩和轴力分别如图8和图9所示。
图8水位1情况下，当E=3.1e+7KN/㎡时的隧道弯矩图
图9水位1情况下，当E=3.1e+7KN/㎡时的隧道轴力图
在这种情况下，隧道部分单元受力如表2所示。
表2水位1情况下，当E=3.1e+7KN/㎡时的隧道部分单元受力
单元
荷载
位置
轴向（kN）
剪力-y（kN）
剪力-z（kN）
扭矩（kN*m）
弯矩-y（kN*m）
弯矩-z（kN*m）
1
ALL
I[1]
-576.8
543.26
613.5
J[2]
547.63
340.78
2
I[2]
418.98
J[3]
423.36
130.2
3
I[3]
308.7
J[4]
313.08
-25.25
4
I[4]
215.51
J[5]
219.88
-134.1
5
I[5]
138.86
J[6]
143.23
-204.62
6
I[6]
75.71
J[7]
80.08
-243.57
7
I[7]
21.36
J[8]
25.74
-255.34
8
I[8]
-29.78
J[9]
-25.4
-241.55
9
I[9]
-83.59
J[10]
-79.22
-200.85
10
I[10]
-145.63
J[11]
-141.26
-129.12
11
I[11]
-220.5
J[12]
-216.13
-19.97
12
I[12]
-311.14
J[13]
-306.77
134.51
13
I[13]
-417.97
J[14]
-413.59
342.4
14
I[14]
-537.79
J[15]
-533.41
610.2
15
I[16]
-608.61
-493.37
346.62
J[1]
-612.98
-575.01
16
I[15]
-600.88
-576.1
-610.2
J[17]
-596.5
-494.46
-342.77
17
I[18]
-604.23
-405.5
124.96
J[16]
-482.01
18
I[17]
-480.08
J[19]
-592.13
-403.57
-122.08
19
I[20]
-599.86
-314.35
-49.85
J[18]
-385.73
I[19]
-381.41
J[21]
-587.75
-310.03
50.57
在水位1的情况下，当E=3.2e+7KN/㎡时，隧道所受弯矩和轴力分别如图10和图11所示。
图10水位1情况下，当E=3.2e+7KN/㎡时的隧道弯矩图
图11水位1情况下，当E=3.2e+7KN/㎡时的隧道轴力图
在这种情况下，隧道部分单元受力如表3所示。
表3水位1情况下，当E=3.2e+7KN/㎡时的隧道部分单元受力
-580.31
545.12
620.73
549.49
347.07
422.45
426.82
134.76
313.13
317.51
-22.9
220.26
224.64
-134.13
143.38
147.75
-206.91
79.51
83.89
-247.76
24.08
28.45
-260.89
-28.45
-24.08
-83.89
-79.51
-147.75
-143.38
-224.64
-220.26
-317.51
-313.13
-426.82
-422.45
-549.49
-545.12
-609.43
-498.67
351.19
-613.8
-620.73
-351.19
-605.05
-409.43
127.57
-485.94
-127.57
-600.68
-317.28
-48.71
-388.66
48.71
在水位1的情况下，当E=3.3e+7KN/㎡时，隧道所受弯矩和轴力分别如图12和图13所示。
图12水位1情况下，当E=3.3e+7KN/㎡时的隧道弯矩图
图13水位1情况下，当E=3.3e+7KN/㎡时的隧道轴力图
在这种情况下，隧道部分单元受力如表4所示。
表4水位1情况下，当E=3.3e+7KN/㎡时的隧道部分单元受力
-574.76
541.46
613
545.83
341.18
419.21
423.58
130.48
310.36
314.74
-25.79
217.82
222.2
-135.8
141.09
145.46
-207.43
77.24
81.62
-247.15
21.82
26.19
-259.15
-30.52
-26.14
-244.99
-85.37
-80.99
-203.39
-148.03
-143.65
-130.47
-222.88
-218.5
-20.13
-312.71
-308.33
135.13
-417.9
-413.53
342.99
-535.47
-531.1
609.63
-605.59
-491.47
-609.96
-573.12
-597.24
-573.99
-609.63
-592.86
-492.35
-343.26
-601.21
-404.04
126.14
-480.55
-478.19
-588.49
-401.68
-123.5
-596.84
-313.41
-48.2
-384.79
-379.86
-584.11
-308.49
48.37
在水位1的情况下，当E=3.4e+7KN/㎡时，隧道所受弯矩和轴力分别如图14和图15所示。
图14水位1情况下，当E=3.4e+7KN/㎡时的隧道弯矩图
图15水位1情况下，当E=3.4e+7KN/㎡时的隧道轴力图
在这种情况下，隧道部分单元受力如表5所示。
表5水位1情况下，当E=3.4e+7KN/㎡时的隧道部分单元受力
-578.78
543.41
620.57
547.79
347.77
422.75
427.13
135.3
314.86
319.24
-23.23
222.66
227.03
-135.65
145.7
150.07
-209.59
81.16
85.54
-251.27
24.67
29.05
-264.69
-29.05
-24.67
-85.54
-81.16
-150.07
-145.7
-227.03
-222.66
-319.24
-314.86
-427.13
-422.75
-547.79
-543.41
-606.53
-497.14
351.8
-610.9
-620.57
-351.8
-602.15
-408.22
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