隧道工程隧道线路及断面设计2.pptx
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1、 隧道位置的选择隧道位置的选择 隧道洞口位置的选择隧道洞口位置的选择 隧道平、纵端面设计隧道平、纵端面设计 隧道横断面设计隧道横断面设计 高速铁路隧道单线双洞和双洞单线方案高速铁路隧道单线双洞和双洞单线方案选择选择第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 第1页/共62页第四节第四节 隧道横断面设计隧道横断面设计 第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 一、铁路隧道一、铁路隧道(一一一一)直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空隧道净空的概念隧道净空的概念隧道净空的概念隧道净空的概念:指隧道衬砌的内轮廓线所包围的指隧道衬砌的内轮廓线所包围的指隧道衬砌的内轮廓线所包
2、围的指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间。空间。空间。空间。隧道净空隧道净空隧道净空隧道净空隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界机车车机车车机车车机车车辆限界辆限界辆限界辆限界 第2页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计1.1.1.1.机车车辆限界机车车辆限界机车车辆限界机车车辆限界 机车车辆最外轮廓的限界尺寸。机车车辆最外轮廓的限界尺寸。机车车辆最外轮廓的限界尺寸。机车车辆最外轮廓的限界尺寸。第3页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计第4页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路
3、及断面设计2.2.2.2.基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界 指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。3.3.3.3.隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界 是指包围是指包围是指包围是指包围“基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界基本建筑限界”外部的轮廓线。外部的轮廓线。外部的轮廓线。外部的轮廓线。第5页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计11001400200018752250225040008500400024
4、402440600012101000150030003560300015001000244024403560(单线单线)(双线双线)轨面轨面隧道建筑限界隧道建筑限界基本建筑限界基本建筑限界第6页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计11002000225022504000850040002440244065501000300042503000150023004250(单线单线)(双线双线)轨面轨面隧道建筑限界隧道建筑限界基本建筑限界基本建筑限界4000240055012501210170014001875230010001500第7页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面
5、设计隧道线路及断面设计4.4.4.4.直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空 “直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空直线隧道净空”要比要比要比要比“隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界隧道建筑限界”稍大稍大稍大稍大一些,除了满足限界要求外,考虑避让等安全一些,除了满足限界要求外,考虑避让等安全一些,除了满足限界要求外,考虑避让等安全一些,除了满足限界要求外,考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间,还考虑了在空间、救援通道及技术作业空间,还考虑了在空间、救援通道及技术作业空间,还考虑了在空间、救援通道及技术作业空间,还考虑了在不同的围岩压力作用下,衬砌结构的合理受力不同的围岩压力作
6、用下,衬砌结构的合理受力不同的围岩压力作用下,衬砌结构的合理受力不同的围岩压力作用下,衬砌结构的合理受力形状形状形状形状 。第8页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计22002200隧道衬砌内轮廓隧道衬砌内轮廓隧道建筑界限隧道建筑界限基本建筑界限基本建筑界限机车车辆界限机车车辆界限内轨面内轨面2 2435043502200220024502450245024501 13 34 45 56 666506650第9页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计曲墙衬砌内轮廓曲墙衬砌内轮廓直墙衬砌内轮廓直墙衬砌内轮廓8900888040002250225019
7、0190内轨顶面内轨顶面118752450244024001702000234565432770040005501250750R=23004500R=230030001500500-1210-线线路路中中线线第10页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (二二二二)曲线隧道净空加宽曲线隧道净空加宽曲线隧道净空加宽曲线隧道净空加宽1.1.1.1.加宽原因加宽原因加宽原因加宽原因(1)(1)(1)(1)车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,车辆通过曲线时,转向架中心点沿线路运行,而车辆本身却不
8、能随线路弯曲仍保持其矩形形状。而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。而车辆本身却不能随线路弯曲仍保持其矩形形状。故其两端向曲线外侧偏移故其两端向曲线外侧偏移故其两端向曲线外侧偏移故其两端向曲线外侧偏移(d d外外外外),中间向曲线内侧偏,中间向曲线内侧偏,中间向曲线内侧偏,中间向曲线内侧偏移移移移(d d内内内内1 1 1 1)。第11页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计O O车辆轴线车辆轴线车辆轴线车辆轴线车辆长度车辆长度车辆长度车辆长度L L L L车辆前后转向架间距车辆前后转向架间距车辆前后转向架间距车辆前后转向
9、架间距l l l l线路中线线路中线线路中线线路中线曲曲曲曲线线线线半半半半径径径径d d d d内内内内1 1 1 1d d d d外外外外d d d d外外外外第12页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (2)(2)(2)(2)由于曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使由于曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使由于曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使由于曲线外轨超高,车辆向曲线内侧倾斜,使车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个车辆限界上的控制点在水平方向上向内移动了一个距离距
10、离距离距离d d内内内内2 2 2 2。A AB BFd d内内2 2GGH HE EFOOC C第13页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 据此,曲线隧道净空的加宽值为据此,曲线隧道净空的加宽值为据此,曲线隧道净空的加宽值为据此,曲线隧道净空的加宽值为内侧加宽内侧加宽内侧加宽内侧加宽 WW1 1 1 1=d d内内内内1 1 1 1d d内内内内2 2 2 2外侧加宽外侧加宽外侧加宽外侧加宽 WW2 2 2 2=d d外外外外总总总总加加加加宽宽宽宽 WW=WW1 1 1 1WW2 2 2 2 d d内内内内1 1 1 1d d内内内内2 2 2 2d d外外外外第
11、14页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 2.2.2.2.加宽值的计算加宽值的计算加宽值的计算加宽值的计算 (1)(1)(1)(1)单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算单线曲线隧道加宽值的计算车辆中间部分向曲线内侧的偏移车辆中间部分向曲线内侧的偏移车辆中间部分向曲线内侧的偏移车辆中间部分向曲线内侧的偏移d d d d内内内内1 1 1 1 式中式中式中式中 l l车辆转向架中心距,取车辆转向架中心距,取车辆转向架中心距,取车辆转向架中心距,取18m18m;R R曲线半径(曲线半径(曲线半径(曲线半径(mm)。)。)。)。(cm)(c
12、m)第15页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 车辆两端向曲线外侧的偏移车辆两端向曲线外侧的偏移车辆两端向曲线外侧的偏移车辆两端向曲线外侧的偏移d d外外外外 式中式中式中式中 L L标准车辆长度,我国为标准车辆长度,我国为标准车辆长度,我国为标准车辆长度,我国为26m 26m。(cm)(cm)第16页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 外轨超高使车体向曲线内侧倾移外轨超高使车体向曲线内侧倾移外轨超高使车体向曲线内侧倾移外轨超高使车体向曲线内侧倾移d d内内内内2 2 2 2 式中式中式中式中 H H隧道限界控制点自轨面起的高度隧道限界控制点
13、自轨面起的高度隧道限界控制点自轨面起的高度隧道限界控制点自轨面起的高度(cm)(cm)E E曲线外轨超高值,其最大值不超过曲线外轨超高值,其最大值不超过曲线外轨超高值,其最大值不超过曲线外轨超高值,其最大值不超过15cm15cm(cm)(cm)其中,其中,其中,其中,v v为铁路远期行车速度(为铁路远期行车速度(为铁路远期行车速度(为铁路远期行车速度(km/hkm/h)。)。)。)。第17页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 在我国铁路隧道标准设计中,系将相应的隧道在我国铁路隧道标准设计中,系将相应的隧道在我国铁路隧道标准设计中,系将相应的隧道在我国铁路隧道标准设计中
14、,系将相应的隧道建筑限界绕内侧轨顶中心转动建筑限界绕内侧轨顶中心转动建筑限界绕内侧轨顶中心转动建筑限界绕内侧轨顶中心转动arctg(arctg(E E/150)/150)角求得,角求得,角求得,角求得,可近似取可近似取可近似取可近似取d d内内内内2 2 2.7E(cm)2.7E(cm)。(cm)(cm)隧道内侧加宽值为隧道内侧加宽值为隧道内侧加宽值为隧道内侧加宽值为隧道外侧加宽值为隧道外侧加宽值为隧道外侧加宽值为隧道外侧加宽值为 (cm)(cm)第18页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (cm)(cm)隧道总加宽值为隧道总加宽值为隧道总加宽值为隧道总加宽值为 (c
15、m)(cm)或或或或第19页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 曲线隧道中心线曲线隧道中心线曲线隧道中心线曲线隧道中心线加宽后隧道内轮廓线加宽后隧道内轮廓线加宽后隧道内轮廓线加宽后隧道内轮廓线WW内内内内d dWW外外外外直线隧道中心线直线隧道中心线直线隧道中心线直线隧道中心线直线隧道内轮廓线直线隧道内轮廓线直线隧道内轮廓线直线隧道内轮廓线第20页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (cm)(cm)隧道总加宽值为隧道总加宽值为隧道总加宽值为隧道总加宽值为 (cm)(cm)或或或或(2)(2)(2)(2)双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道加宽
16、值的计算双线曲线隧道加宽值的计算双线曲线隧道加宽值的计算 双线曲线隧道的内侧加宽值双线曲线隧道的内侧加宽值双线曲线隧道的内侧加宽值双线曲线隧道的内侧加宽值 WW1 1及外侧加宽值及外侧加宽值及外侧加宽值及外侧加宽值WW2 2与与与与单线隧道加宽值的计算相同。内外侧线路中线间的单线隧道加宽值的计算相同。内外侧线路中线间的单线隧道加宽值的计算相同。内外侧线路中线间的单线隧道加宽值的计算相同。内外侧线路中线间的加宽值加宽值加宽值加宽值WW3 3按以下情况计算。按以下情况计算。按以下情况计算。按以下情况计算。第21页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 外外外外侧侧侧侧线线线线
17、路路路路中中中中线线线线内内内内侧侧侧侧线线线线路路路路中中中中线线线线直直直直墙墙墙墙衬衬衬衬砌砌砌砌内内内内轮轮轮轮廓廓廓廓内轨顶面内轨顶面内轨顶面内轨顶面隧隧隧隧道道道道中中中中线线线线曲曲曲曲墙墙墙墙衬衬衬衬砌砌砌砌内内内内轮轮轮轮廓廓廓廓890890WWd d1 1d d2 2245+245+WW1 1400+400+WW3 3245+245+WW2 2第22页/共62页当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时:当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时:当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时:当外侧线路外轨超高大于内侧线路外轨超高时:第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设
18、计 (cm)(cm)(cm)(cm)式中式中式中式中 H H车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取360cm360cm;E E外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值(cm)(cm);R R同前。同前。同前。同前。或或或或(cm)(cm)第23页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (cm)(cm)式中式中式中式中 H H车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高度,取车辆外侧顶角距内轨顶面的高
19、度,取360cm360cm;E E外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值外侧线路的外轨超高值(cm)(cm);R R同前。同前。同前。同前。其它情况时其它情况时其它情况时其它情况时 第24页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 3.3.3.3.曲线隧道中线与线路中线偏移距离曲线隧道中线与线路中线偏移距离曲线隧道中线与线路中线偏移距离曲线隧道中线与线路中线偏移距离 (cm)(cm)曲曲曲曲线线线线隧隧隧隧道道道道内内内内侧侧侧侧加加加加宽宽宽宽大大大大于于于于外外外外侧侧侧侧加加加加宽宽宽宽,断断断断面面面面加加加加宽宽宽宽后后后后,隧道中线应向曲线
20、内侧偏移一个隧道中线应向曲线内侧偏移一个隧道中线应向曲线内侧偏移一个隧道中线应向曲线内侧偏移一个d d值。值。值。值。单线隧道单线隧道单线隧道单线隧道双线隧道双线隧道双线隧道双线隧道 内侧线路中线至隧道中线的距离内侧线路中线至隧道中线的距离内侧线路中线至隧道中线的距离内侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离外侧线路中线至隧道中线的距离(cm)(cm)(cm)(cm)第25页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 4.4.4.4.时速时速时速时速200km/h200km/h200km/h200km/h以
21、上曲线隧道净空加宽以上曲线隧道净空加宽以上曲线隧道净空加宽以上曲线隧道净空加宽时速时速时速时速200km200km200km200km的新建铁路单、双线隧道内净空面积和的新建铁路单、双线隧道内净空面积和的新建铁路单、双线隧道内净空面积和的新建铁路单、双线隧道内净空面积和断面形式是经过优化比选的,既充分满足了空气动断面形式是经过优化比选的,既充分满足了空气动断面形式是经过优化比选的,既充分满足了空气动断面形式是经过优化比选的,既充分满足了空气动力学效应标准的要求,又完全满足建筑物接近限界力学效应标准的要求,又完全满足建筑物接近限界力学效应标准的要求,又完全满足建筑物接近限界力学效应标准的要求,又
22、完全满足建筑物接近限界及其它工程使用空间的需要,且留有富余量。及其它工程使用空间的需要,且留有富余量。及其它工程使用空间的需要,且留有富余量。及其它工程使用空间的需要,且留有富余量。第26页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 (三三三三)曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法曲线隧道与直线隧道衬砌的衔接方法 位于曲线地段的隧道,断面加宽除圆曲线部分按上位于曲线地段的隧道,断面加宽除圆曲线部分按上位于曲线地段的隧道,断面加宽除圆曲线部分按上位于曲线地段的隧道,断面加宽除圆曲线部分按上述计算值予以加宽外,缓和曲线部
23、分可分两段加宽,述计算值予以加宽外,缓和曲线部分可分两段加宽,述计算值予以加宽外,缓和曲线部分可分两段加宽,述计算值予以加宽外,缓和曲线部分可分两段加宽,即自圆曲线至缓和曲线中点,并向直线方向延长即自圆曲线至缓和曲线中点,并向直线方向延长即自圆曲线至缓和曲线中点,并向直线方向延长即自圆曲线至缓和曲线中点,并向直线方向延长13m13m,采用圆曲线加宽断面(按,采用圆曲线加宽断面(按,采用圆曲线加宽断面(按,采用圆曲线加宽断面(按WW值加宽);其余值加宽);其余值加宽);其余值加宽);其余缓和曲线,并自直缓分界点向直线段延长缓和曲线,并自直缓分界点向直线段延长缓和曲线,并自直缓分界点向直线段延长缓
24、和曲线,并自直缓分界点向直线段延长22 m22 m,采,采,采,采用缓和曲线中点加宽断面,其加宽值取圆曲线之半用缓和曲线中点加宽断面,其加宽值取圆曲线之半用缓和曲线中点加宽断面,其加宽值取圆曲线之半用缓和曲线中点加宽断面,其加宽值取圆曲线之半(即按(即按(即按(即按WW/2/2加宽)加宽)加宽)加宽)。第27页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 缓和曲线中点缓和曲线中点加宽断面加宽断面直线断面直线断面圆曲线加宽断面圆曲线加宽断面d d13m13m缓缓和和曲曲线线中中点点缓缓和和曲曲线线终终点点d d/2/222m22m线路中线线路中线隧道中线隧道中线缓缓和和曲曲线线起
25、起点点第28页/共62页第三章第三章 隧道线路及断面设计隧道线路及断面设计 位于曲线地段的隧道,分别延长位于曲线地段的隧道,分别延长位于曲线地段的隧道,分别延长位于曲线地段的隧道,分别延长22m22m和和和和13m13m的理由的理由的理由的理由:l l当列车由直线进入曲线,车辆前面的转向架进到当列车由直线进入曲线,车辆前面的转向架进到当列车由直线进入曲线,车辆前面的转向架进到当列车由直线进入曲线,车辆前面的转向架进到缓和曲线起点后,由于缓和曲线外轨设有超高,故缓和曲线起点后,由于缓和曲线外轨设有超高,故缓和曲线起点后,由于缓和曲线外轨设有超高,故缓和曲线起点后,由于缓和曲线外轨设有超高,故车辆
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