同濟大學混凝土結構課程設計(地下通道)

1、混凝土結構課程設計地下通道結構設計學 院土木工程學院學 號10xxxx姓 名xxx指導教師柳 獻日 期2013年6月6日目錄 前言11.設計資料 11.1基本設計資料11.2基本計算假定12.設計構思 22.1結構選型 22.2橫截面尺寸選擇 33.結構內(nèi)力分析和橫斷面設計 33.1荷載計算 33.2荷載組合及最不利荷載布置53.3內(nèi)力分析63.4抗浮驗算113.5配筋計算123.6裂縫寬度驗算134.構造要求151. 設計資料1.1基本設計資料為了聯(lián)通兩幢建筑的地下室，設計淺埋地下通道設計。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、本地下通道結構為重要結構，設計使用年限

2、為100年，耐久性等級為一級。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,計算時考慮內(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、地面超載荷載分項系數(shù)為1.2，水土壓力分項系數(shù)為1.2 8、混凝土強度等級：C30，重度，彈性模量，泊松比；9、鋼筋采用HPB335級；10、地基變形模量，泊松比。1.2基本計算假定1、結構剛度遠大于地基土的剛度2、不考慮結構側向位移3、計算時忽略加腋的影響4、考慮荷載最不利組合2. 設計構思2.1結構選型根據(jù)題目要求

3、，該地下通道外輪廓尺寸要求6.6m11.6m，埋置深度4.4m。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。故應采取暗挖施工工法，但是由于該地下通道總長只有55。8m，不便于展開盾構施工。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，最大限度的減少對周邊單位、居民生活和出行的影響。通道采用復合式襯砌支護，由鋼格柵加噴射混凝土初期支護和二次模筑混凝土襯砌組成。2.2橫斷面尺寸選擇采用矩形通道截面，頂板、底版、側墻厚度均取600mm，中間隔墻厚度取400mm。邊角做450

4、傾角支托，取S=400mm。綜上，該淺埋地下通道結構布置尺寸示意圖如圖3。圖33. 結構內(nèi)力分析和橫斷面設計3.1荷載計算3.1.1頂板荷載 1.無超載 覆土壓力： 水壓力： 頂板自重： 合計 2.有超載 合計 3.1.2地基反力1.無超載2.有超載3.1.3底板荷載1.無超載 2.有超載 3.1.4側墻荷載（不考慮超載影響）主動土壓力： 主動土壓力系數(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：,，通過對土壓力荷載函數(shù)的線性分析，得出結論為土壓力值在及的取值范圍內(nèi)都為單調(diào)遞減，即當、取最小值時取得最大值，當、取最大值時，得最小值。綜合上述分析，可知：頂板處土壓

5、力： 底板處土壓力： 頂板處水壓力： 底板處水壓力： 3.1.5車輛荷載查閱公路橋涵設計通用規(guī)范，取車輛荷載為輪跨1.8m，每處輪子集中荷載70kN，作用在車道中間。3.2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：1、 假定不存在超載，且既側墻荷載取到最大值：頂板荷載為113.04kN/m2、側墻荷載（頂板處66.61kN/m2底板處176.92kN/m2）、底板荷載為137.04kN/m22、 假定存在超載，且既側墻荷載取到最大值：頂板荷載為149.04kN/m2、側墻荷載（頂板處66.61kN/m2底板處176.92kN/m2）、底板荷載為173.04kN/m23、

6、假定不存在超載，且既側墻荷載取到最小值：頂板荷載為113.04kN/m2、 側墻荷載（頂板處50.23kN/m2底板處151.97kN/m2）、底板荷載為137.04kN/m24、 假定存在超載，且既側墻荷載取到最小值：頂板荷載為149.04kN/m2、側墻荷載（頂板處50.23kN/m2底板處151.97kN/m2）、底板荷載為173.04kN/m2在此基礎上，再分別在通道內(nèi)布置全部兩邊通道的車輛荷載，或單邊通道的車輛荷載，或不布置。由于車輛荷載在全部兩邊通道布置對結構有利，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，其帶來的影響（不利部分）微乎其微，改變量不足5%

7、，故車輛荷載可不予考慮。3.3內(nèi)力分析3.3.1基本計算假定1、結構剛度遠大于地基土的剛度。 2、不考慮結構側向位移。 3、計算時忽略加腋的影響。4、考慮荷載最不利組合。3.3.2采用荷載結構法計算內(nèi)力1.計算簡圖如圖5圖52.采用清華大學結構力學求解器計算內(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）

8、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)力組合進行對比分析，可知除了中間隔墻為軸心受壓構件外，其余均為偏心受壓構件，且彎矩和軸力之比均很大，可判定為大偏心受壓構件，經(jīng)進一步計算檢驗，確實為大偏心受壓構件，故應選取最大彎矩、最小軸力進行正截面配筋設計。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）3.4抗浮驗算取1m板帶寬進行驗算。在安全范圍內(nèi) 圖18 （單位：kN/m） 圖19 （單位：）3.5 配筋計算 考慮提高在動載作用

9、下的構件抗沖擊動力性能，構件斷面一律配置雙筋（對稱配筋）?；炷帘Ｗo層厚度取50mm。設計荷載取值應取最不利截面（相鄰構件邊緣）處計算荷載。如圖：圖20 構件計算長度的取值按兩段固定的的約束情況計算，取0.5l。其中、。對于長細比的構件，無需考慮構件在彎矩作用平面內(nèi)的撓曲對軸向力偏心距的影響，偏心距增大系數(shù)可取1.0截面ABCCDEEFGM378.47211.89366.16366.16193.43403.73403.73237.16474.32N245.47245.47245.47315.5315.5315.5359.96359.96359.961541.8863.21491.71160.6

10、613.11279.71121.6658.91317.75455455455455455455455455452.752.752.753332.752.752.750.1730.1730.1730.1730.1730.1730.1730.1730.17315.915.915.917.317.317.315.915.915.91.001.001.001.001.001.001.001.001.00e1786.81108.21736.71405.6858.11524.71366.6903.91562.7x17.217.217.222.122.122.125.225.225.22as11011011

11、0110110110110110110e1296.8618.21246.7915.6368.11034.7876.6413.91072.7As2165.51032.32081.81965.1790.02220.62146.51013.42626.70.360.170.350.330.130.370.360.170.440.30.30.30.30.30.30.30.30.3選配181001810018100181001810018100181001810018100實配As2544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.7實配0.420.

12、420.420.420.420.420.420.420.42*G處配筋小于計算配筋量，但誤差在5%之內(nèi)，可以接受。另：以上配筋均為單側 中間隔墻，構造配筋即可。3.6 裂縫寬度驗算準永久值組合情況1、 頂板荷載為94.2kN/m2、 側墻荷載取最大值（頂板處55.51kN/m2底板處147.43kN/m2）、地基反力為114.2kN/m22、 頂板荷載為124.2kN/m2、側墻荷載取最大值（頂板處55.51kN/m2底板處147.43kN/m2）、地基反力為144.2kN/m23、 頂板荷載為94.2kN/m2、 側墻荷載取最大值（頂板處41.86kN/m2底板處126.64kN/m2）、地

13、基反力為114.2kN/m24、 頂板荷載為124.2kN/m2、 側墻荷載取最大值（頂板處41.86kN/m2底板處126.64kN/m2）、地基反力為144.2kN/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鋼筋混凝土構件在類和類環(huán)境中，計算的最大裂縫寬度不超過0.20mm截面ABCDEFGNk204.56204.56262.98262.98299.96299.96299.96As2544.72544.72544.72544.72544.72544.72544.7C11111111Nl303.88303.88411.23411.23427.88427.88

14、427.88Ns204.56204.56262.98262.98299.96299.96299.96C21.3371.3371.3201.3201.3511.3511.351C30.90.90.90.90.90.90.9Es0.00840.00680.00840.00680.00840.00680.0084d18161816181618e01541.8863.21491.7613.11279.7658.91317.7ys245245245245245245245s1.011.011.011.011.011.011.01es1802.221116.831751.62864.231537.50910.491575.88z468.17458.58467.82448.14465.93450.72466.33s229.06115.39283.6095.95271.101