同濟(jì)大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(地下通道)

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN同濟(jì)大學(xué)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)(地下通道)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)地下通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院土木工程學(xué)院學(xué)號(hào)10xxxx姓名xxx指導(dǎo)教師柳獻(xiàn)日期2013年6月6日目錄前言 11.設(shè)計(jì)資料 1基本設(shè)計(jì)資料 1基本計(jì)算假定 12.設(shè)計(jì)構(gòu)思 2結(jié)構(gòu)選型 2橫截面尺寸選擇 33.結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和橫斷面設(shè)計(jì) 3荷載計(jì)算 3荷載組合及最不利荷載布置 5內(nèi)力分析 6抗浮驗(yàn)算 11配筋計(jì)算 12裂縫寬度驗(yàn)算 134.構(gòu)造要求 15設(shè)計(jì)資料基本設(shè)計(jì)資料為了聯(lián)通兩幢建筑的地下室，設(shè)計(jì)淺埋地下通道設(shè)計(jì)。周圍環(huán)境條件如圖1，橫斷面情況如圖2。圖1圖2基本資料如下：1、本地下通道結(jié)構(gòu)為重要結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)使用年限為100年，耐久性等級(jí)為一級(jí)。2、通道外輪廓尺寸要求，埋置深度。地下水位位于地面以下；3、土層1：粉質(zhì)粘土，重度、內(nèi)摩擦角和粘聚力分別為，，；4、土層2：淤泥質(zhì)粘土，重度為,計(jì)算時(shí)考慮內(nèi)摩擦角和粘聚力分別在一定范圍內(nèi)變化：,；5、土層厚度以埋置深度為界；6、地面超載：；7、地面超載荷載分項(xiàng)系數(shù)為，水土壓力分項(xiàng)系數(shù)為8、混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30，重度，彈性模量，泊松比；9、鋼筋采用HPB335級(jí)；10、地基變形模量，泊松比?；居?jì)算假定1、結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)大于地基土的剛度2、不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)向位移3、計(jì)算時(shí)忽略加腋的影響4、考慮荷載最不利組合設(shè)計(jì)構(gòu)思結(jié)構(gòu)選型根據(jù)題目要求，該地下通道外輪廓尺寸要求×，埋置深度。地下水位位于地面以下1m。而且通道上密布各種管道，在這樣的條件下若采用明挖法修建地下通道將會(huì)有占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大、易造成環(huán)境污染等弊端。故應(yīng)采取暗挖施工工法，但是由于該地下通道總長(zhǎng)只有55。8m，不便于展開盾構(gòu)施工。綜上分析，我們決定采用淺埋暗挖施工工法，可盡可能的避免上述弊端，最大限度的減少對(duì)周邊單位、居民生活和出行的影響。通道采用復(fù)合式襯砌支護(hù)，由鋼格柵加噴射混凝土初期支護(hù)和二次模筑混凝土襯砌組成。橫斷面尺寸選擇采用矩形通道截面，頂板、底版、側(cè)墻厚度均取600mm，中間隔墻厚度取400mm。邊角做450傾角支托，取S=400mm。綜上，該淺埋地下通道結(jié)構(gòu)布置尺寸示意圖如圖3。圖3結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析和橫斷面設(shè)計(jì)荷載計(jì)算頂板荷載1.無(wú)超載覆土壓力：水壓力：頂板自重：合計(jì)2.有超載合計(jì)地基反力1.無(wú)超載2.有超載底板荷載1.無(wú)超載2.有超載側(cè)墻荷載（不考慮超載影響）主動(dòng)土壓力：主動(dòng)土壓力系數(shù)：頂板處土壓力：底板處土壓力：考慮內(nèi)摩擦角和粘聚力分別在一定范圍內(nèi)變化：,，通過(guò)對(duì)土壓力荷載函數(shù)的線性分析，得出結(jié)論為土壓力值在及的取值范圍內(nèi)都為單調(diào)遞減，即當(dāng)、取最小值時(shí)取得最大值，當(dāng)、取最大值時(shí)，得最小值。綜合上述分析，可知：頂板處土壓力：底板處土壓力：頂板處水壓力：底板處水壓力：車輛荷載查閱《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》，取車輛荷載為輪跨，每處輪子集中荷載70kN，作用在車道中間。荷載組合及最不利荷載布置綜上我們可以得出四種不同的基本荷載組合：假定不存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最大值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最大值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定不存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最小值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2假定存在超載，且既側(cè)墻荷載取到最小值：頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載（頂板處m2底板處m2）、底板荷載為m2在此基礎(chǔ)上，再分別在通道內(nèi)布置全部?jī)蛇呁ǖ赖能囕v荷載，或單邊通道的車輛荷載，或不布置。由于車輛荷載在全部?jī)蛇呁ǖ啦贾脤?duì)結(jié)構(gòu)有利，故不予考慮。而單邊布置產(chǎn)生的附加荷載如下：圖4相比已得的最不利荷載，其帶來(lái)的影響（不利部分）微乎其微，改變量不足5%，故車輛荷載可不予考慮。內(nèi)力分析基本計(jì)算假定1、結(jié)構(gòu)剛度遠(yuǎn)大于地基土的剛度。2、不考慮結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。3、計(jì)算時(shí)忽略加腋的影響。4、考慮荷載最不利組合。采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算內(nèi)力1.計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5圖52.采用清華大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器計(jì)算內(nèi)力取1m板帶寬，分別求得各荷載組合下的內(nèi)力圖，如圖5至圖16：圖6荷載組合1的彎矩圖（單位：kN/m）圖7荷載組合1的剪力圖（單位：kN）圖8荷載組合1的軸力圖（單位：kN）圖9荷載組合2的彎矩圖(單位：kN/m)圖10荷載組合2的剪力圖（單位：）圖11荷載組合2的軸力圖（單位：）圖12荷載組合3的彎矩圖（單位：kN/m）圖13荷載組合3的剪力圖（單位：）圖14荷載組合3的軸力圖（單位：）圖15荷載組合4的彎矩圖圖16荷載組合4的剪力圖（單位：）圖17荷載組合4的軸力圖（單位：）把上列所有內(nèi)力組合進(jìn)行對(duì)比分析，可知除了中間隔墻為軸心受壓構(gòu)件外，其余均為偏心受壓構(gòu)件，且彎矩和軸力之比均很大，可判定為大偏心受壓構(gòu)件，經(jīng)進(jìn)一步計(jì)算檢驗(yàn)，確實(shí)為大偏心受壓構(gòu)件，故應(yīng)選取最大彎矩、最小軸力進(jìn)行正截面配筋設(shè)計(jì)。各截面的控制內(nèi)力如圖17、18。（彎矩圖軸力圖單位分別為kN/m、kN）抗浮驗(yàn)算取1m板帶寬進(jìn)行驗(yàn)算。在安全范圍內(nèi)圖18（單位：kN/m）圖19（單位：）配筋計(jì)算考慮提高在動(dòng)載作用下的構(gòu)件抗沖擊動(dòng)力性能，構(gòu)件斷面一律配置雙筋（對(duì)稱配筋）?；炷帘Ｗo(hù)層厚度取50mm。設(shè)計(jì)荷載取值應(yīng)取最不利截面（相鄰構(gòu)件邊緣）處計(jì)算荷載。如圖：圖20構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度的取值按兩段固定的的約束情況計(jì)算，取。其中、。對(duì)于長(zhǎng)細(xì)比的構(gòu)件，無(wú)需考慮構(gòu)件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對(duì)軸向力偏心距的影響，偏心距增大系數(shù)可取截面ABCC'DEE'FGMN545545545545545545545545545333ex2as'110110110110110110110110110e'As選配18@10018@10018@10018@10018@10018@10018@10018@10018@100實(shí)配As實(shí)配*G處配筋小于計(jì)算配筋量，但誤差在5%之內(nèi)，可以接受。另：以上配筋均為單側(cè)中間隔墻，構(gòu)造配筋即可。裂縫寬度驗(yàn)算準(zhǔn)永久值組合情況頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2頂板荷載為m2、側(cè)墻荷載取最大值（頂板處m2底板處m2）、地基反力為m2同之前所做工作，找出最不利荷載情況，截面控制內(nèi)力如圖：圖21圖22鋼筋混凝土構(gòu)件在Ⅰ類和Ⅱ類環(huán)境中，計(jì)算的最大裂縫寬度不超過(guò)截面ABCDEFGNkAsC11111111NlNsC2C3Es200000200000200000200000200000200000200000d18161816181618e0ys245245245245245245245seszsw所得裂縫寬度