隧道及地下工程构造设计.ppt

第一节 隧道横断面的设计
要考虑到隧道断面的大小满足限界的要求。
一、几个基本概念：
限界、隧道建筑限界、隧道实际限界。
限界：列车是沿固定轨道高速运动的物体，根据各种参数和尺寸，经过计算确定的空间尺寸称为限界。
车辆限界：根据车辆轮廓线确定的尺寸。
隧道建筑限界：考虑到照明、通讯和信号等设备的安装，在车辆限界的基础上确定的限界称为建筑限界。
隧道实际限界：考虑到列车运行时的左右摇摆、隧道施工时偏离中心线的误差、衬砌的变形以及其它因素，隧道实际限界比规定的隧道建筑限界稍微放宽一些。
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二、 限界含义及其制定的原则
（1）限界是确定行车轨道周围构筑物净空的大小，是管线和设备安装相互位置的依据，是专业间共同遵守的技术规定，它应经济、合理、安全可靠。
（2）限界应依据车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特性、受电方式、施工方法、设备安装等综合因素进行分析计算确定。
（3）限界一般是按平直线路的条件进行制定。而曲线和道岔区的限界应在直线地段限界的基础上根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径、超高、不同的道岔类型分别进行加宽和加高。
（4）在制定限界时，对结构施工、测量、变形误差，设备制造和安装误差，设计、施工运营过程中难于预计的其它因素在内的安全留量等，都应分别进行研究确定。
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三、 限界基本内容
（1）限界坐标系
限界的坐标系是二维直角坐标，车辆横断面的垂直中心线与平直轨道横断面的垂直中心线相重合为纵坐标轴Y。平直轨道轨顶连线为横坐标轴X，两轴相垂的交点作为坐标的原点Oxy。
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（2）车辆轮廓线
1）车辆轮廓线的含义。车辆横断面外轮廓线，是经过研究分析后确定，是作为确定车辆限界及设备限界的依据，是车辆设计和制造的基本数据。
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2）车体外轮廓尺寸。目前，我国规定地铁车辆采用标准车型和宽体车型两种。上海、广州、南京采用宽体车型，北京、天津采用标准车型。尽管车型不同，但其制定限界的内容和方法是相同的。由于几个城市采用宽体车的车体外轮廓尺寸还没有完全统一，限界的具体数值稍有出入，现以标准车型为例说明各种限界。
标准车体长19000mm，宽2800mm，高3510mm或3700mm～3800mm（空调车）。
3）车辆定距为12600mm。
4）转向架固定轴距为2100mm～2300mm。
5）车辆地板面距轨面高度为1100mm。
车辆轮廓线各点坐标值，见下表。
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（3）车辆限界
车辆限界的含义：根据车辆的轮廓尺寸和技术参数，并考虑静态和动态情况下所能达到的横向和竖向偏移量，按可能产生的最不利组合进行计算。
（4）设备限界
车辆限界的基础上+车辆的偏移和倾斜+设计、施工中不可预计的安全预留量。所有固定设备及土木工程的任何部分都不得侵入此轮廓线内。
（5）建筑限界
1）定义：建筑限界是隧道和高架桥等结构物的最小横断面有效内轮廓线。在建筑限界以内、设备限界以外的空间，应能满足固定设备和管线安装的需要。在进行隧道和高架设计时，必须考虑施工误差、测量误差、结构变形等因素，才能保证竣工后隧道和高架的有效净空满足建筑限界的要求。
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四、 区间直线段建筑限界
（1）区间隧道的建筑限界是根据已定的车辆类型、受电方式、施工方法及以地质条件等按不同结构形式进行确定的。
（2）区间直线段矩形隧道建筑限界。明挖施工的矩形隧道，其单洞单线隧道建筑限界宽度为4100mm，高度为4500mm。
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（3）圆形隧道建筑限界。盾构施工的圆形隧道，不论在直线或曲线地段，只能采用同一直径的盾构，要想把直线和不同曲线半径的地段分别采用不同直径的盾构进行施工，是不可能的，所以应按最小曲线半径选用盾构直径进行施工，才能满足圆形隧道的建筑限界要求。如线路最小平面曲线半径R=300m，圆形隧道建筑限界的直径宜为∮=5200mm，见图。
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