軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道管片的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道襯砌的設(shè)計姓 名： 班 級：學 號：指導老師： 土木工程學院巖土施工教研室 2013年6月目 錄一、荷載計算-31.1、結(jié)構(gòu)尺寸級地層示意圖-31.2、隧道外圍荷載標準值計算-3二、內(nèi)力計算-6三、標準管片的荷載計算-93.1、截面及內(nèi)力確定-93.2、環(huán)向鋼筋計算-93.3、環(huán)向彎矩平面承載力驗算-12四、抗浮驗算-12五、縱向接縫驗算-135.1、接縫強度計算-135.2、接縫張開裂度驗算-15六、裂縫張開驗算-17七、環(huán)向接縫驗算-18八、管片局部抗壓驗算-20九、構(gòu)造說明-21十、參考文獻-21一、 荷載計算1.1、結(jié)構(gòu)尺寸及地層示意圖由任

2、務(wù)書知：灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度進行調(diào)整：1.2、隧道外圍荷載標準值計算1.1.1自重計算1.1.2均布豎向地層荷載h=1.5+1.0+3.5+8.195=14.195m>D=6.2m 即屬深埋隧道豎向地層荷載： 地面超載：近似均布拱背土壓力：即：所以：1.1.3水平地層均布荷載其中：所以: 1.1.4按三角形分布的水平地層壓力由： 1.1.5拱底反力 1.1.6側(cè)向土層抗力 且由混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范知：襯砌圓環(huán)抗彎剛度:襯砌圓環(huán)抗彎剛度折減系數(shù): 即取：1.1.7荷載示意圖圓環(huán)外圍荷載示意圖二、內(nèi)力計算（用荷載-結(jié)構(gòu)法按均質(zhì)圓環(huán)計算襯砌內(nèi)力）取一米長度圓環(huán)進行計算，其中荷載采用設(shè)計值，

3、即考慮荷載組合系數(shù)。計算結(jié)果如下表（已考慮荷載組合系數(shù)）： 隧道圓環(huán)內(nèi)力計算表截面/度弧度內(nèi)力 荷 重自重軸線半徑均布豎向地層荷載水壓水平均布荷載底部反力水平壓力Pk引起的圓環(huán)內(nèi)力每米內(nèi)力g(kN/)RH(m)q(kN/)q(kN/)P1(kN/)PR(kN/)P2(kN/)Pk(kN/)10.52.925187.527114.82187.52739.4510.0307400M(Kn.m)44.2.925479.-62.-245.-78.-35.-0.102.100.42.2.925452.-40.-230.-76.-33.-0.114.200.36.2.925375.-21.-188.-68

4、.-29.-0.105.300.27.2.925256.-5.-122.-55.-21.-0.78.400.15.2.925108.6.-42.-38.-11.-0.37.500.0.2.925-51.14.42.-17.1.0.-10.601.-14.2.925-206.18.122.6.13.0.-58.701.-28.2.925-340.18.187.33.26.0.-102.801.-41.2.925-438.13.230.61.36.0.-137.901.57-51.2.925-492.5.245.91.42.0.-159.1001.-56.2.925-497.-7.230.120.

5、43.0.-110.1101.-56.2.925-454.-24.188.146.38.0.-161.1202.-50.2.925-363.-43.123.162.28.-0.-144.1302.-37.2.925-227.-65.43.156.13.-0.-116.1402.-17.2.925-51.-89.-42.119.-3.-0.-83.1502.10.2.925160.-114.-122.38.-20.0.-46.1602.45.2.925401.-139.-187.-94.-35.0.-9.1702.87.2.925663.-163.-230.-286.-45.0.24.1803.

6、14134.2.925939.-187.-245.-538.-48.0.53.00-15.356252.925-58.48.335.848558.36.0.405.100.N(kN)-14.2.925-40.48.325.57.35.0.411.200.-10.2.9259.47.296.54.33.0.431.300.-5.2.92586.46.251.50.30.0.461.400.2.2.925181.46.197.44.26.0.498.500.10.2.925284.46.138.37.20.0.538.601.20.2.925382.46.84.29.14.0.575.701.29

7、.2.925464.46.39.19.8.0.607.801.39.2.925521.46.10.10.2.0.630.901.5748.2.925548.46.0.0.0.5.69859E-08643.1001.55.2.925550.46.10.1.0.0.664.1101.60.2.925535.47.39.-12.214045.0.675.1202.63.2.925504.48.83.-36.14.0.677.1302.63.2.925457.48.138.-62.26.0.672.1402.60.2.925397.49.196.-83.41.-0.661.1502.53.2.9253

8、25.50.251.-89.55.-0.646.1602.43.2.925242.51.296.-72.67.-0.630.1702.31.2.925153.52.325.-25.76.-0.613.1803.1415.2.92559.53.335.53.79.-0.596.由以上表格知：，在度時軸力最大，彎矩最大。三、標準管片的配筋計算3.1 截面及內(nèi)力確定由上述內(nèi)力計算，取，進行內(nèi)力計算，襯砌管片同時受到較大的正彎矩與負彎矩，采用對稱配筋。簡化模型為b=1000mm，h=350mm，保護層厚度取50mm。根據(jù)修正慣用法中的-法，由于縱縫接頭的存在而導致結(jié)構(gòu)整體剛度降低，取圓環(huán)整體剛度為：最

9、大負彎矩時：最大正彎矩時：3.2 環(huán)向鋼筋計算3.2.1按最大負彎矩配筋（假設(shè)為大偏心構(gòu)件）?。海捎脤ΨQ配筋： 其中：，鋼筋選用HRB335鋼，則：由：知：得： 近似取：所以：確定為大偏心受拉構(gòu)件對取矩： 所以：（配筋率滿足要求）選配的HRB335的鋼筋（）3.2.2按最大正彎矩配筋（ 假設(shè)為大偏心構(gòu)件）?。?，采用對稱配筋： 其中：，鋼筋選用HRB335鋼，則：由：知：得： 近似?。核裕捍_定為大偏心受拉構(gòu)件對取矩： 所以：（配筋率滿足要求）選配的HRB的鋼筋（）所以：從安全角度考慮按最大負彎矩配筋。3.3環(huán)向彎矩平面承載力驗算（按偏心受壓驗算）所以：確定為大偏心構(gòu)件對取矩。 （縱向鋼筋配筋

10、率滿足要求）所以選配的HRB的鋼筋（）（構(gòu)件截面面積）所以：滿足要求 四、抗浮驗算盾構(gòu)隧道位于含地下水的土層中時受到地下水的浮力作用，故需驗算隧道的抗浮穩(wěn)定性，用抗浮系數(shù)：式中：隧道自重G拱背土壓力P垂直荷載F水浮力且：水壓力：則： 抗浮穩(wěn)定性滿足要求五. 縱向接縫驗算5.1接縫強度計算近似地把螺栓看作受拉鋼筋，假設(shè)選用2根螺栓。按偏心受壓鋼筋混凝土截面盡行計算:5.1.1.負彎矩接頭（截面） 取5.8級的M30細螺紋，則螺栓預(yù)應(yīng)力引起的軸向力由：得：所以：確定為大偏心受壓構(gòu)件則： 所以：負彎矩接縫強度滿足要求5.1.2正彎矩接頭（截面） 取5.8級的M30細螺紋，則螺栓預(yù)應(yīng)力引起的軸向力由：

11、得：所以：確定為大偏心受壓構(gòu)件則： 所以：正彎矩接縫強度滿足要求5.2接縫張開裂度驗算（選取不利接縫截面）管片拼裝之際由于受到螺栓（5.8級），在接縫上產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力：其中：螺栓預(yù)應(yīng)力引起的軸向力，取M30細螺紋( )螺栓與重心軸偏心距（取25mm）襯砌截面面積和截面距即：當接縫受到外荷載，由外荷載引起的應(yīng)力：其中：外荷載，由外荷載引起的內(nèi)力襯砌截面面積和截面距即：由此可得接縫變形量：其中：E防水涂料抗拉彈性模量（取4MPa）l涂料厚度（取4mm）n螺栓個數(shù)所以滿足要求即：所以1只螺栓不滿足要求又所以2個螺栓滿足要求根據(jù)以上接縫強度計算每延米寬度需要2只螺栓才能滿足要求?？紤]安全問題，所以取2只螺

12、栓。六、裂縫張開驗算(偏心受壓構(gòu)件)取最大彎矩處進行裂縫驗算（即截面），此處滿足要求，則其他位置亦可滿足。    即： 由以上計算知配筋為的HRB335的鋼筋（），查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002知：， 由所以：管片裂縫張開寬度滿足要求。七、環(huán)向接縫驗算管片彎矩取最大值，即為時彎矩最大混凝土面積：按環(huán)形斷面計算： 混凝土：所以管片伸長量：計算縱向螺栓（M30，45鋼），螺栓長度為160mm。 且：即：所以：又：即：所以：所以縱向螺栓伸長量：故環(huán)峰的綜合伸長量： 所以：環(huán)縫的伸長量滿足要求八、管片局部抗壓驗算由于管片連接時在螺栓上施加預(yù)應(yīng)力，故需驗算螺栓

13、與混凝土連接部位的局部抗壓強度。圓形襯砌外徑為6200mm，內(nèi)徑5500mm，盾構(gòu)外徑6340mm，盾構(gòu)千斤頂中心線直徑5815mm，盾構(gòu)千斤頂共24臺，每臺最大頂力為1500Kn，頂塊受力面積尺寸為。由規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范-GB50010-2002知:且： 局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計值,取1500kN；混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值，取23.1N/mm2?；炷翉姸龋–50）影響系數(shù),取1.0；混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)；混凝土局部受壓面積，取混凝土局部受壓凈面積，取局部受壓的計算底面積；即：又： 所以：局部抗壓滿足要求九、構(gòu)造說明9.1混凝土保護層厚度：地下結(jié)構(gòu)的特點是外側(cè)與

14、土、水相接觸，內(nèi)測相對濕度較高。故受力鋼筋保護層厚度最小厚度比地面機構(gòu)增加510mm。本設(shè)計中c=50mm。9.2、橫向受力鋼筋：為便于施工，將橫向鋼筋與縱向分布鋼筋制成焊網(wǎng)。外側(cè)橫向鋼筋為一閉合鋼筋圈，內(nèi)側(cè)鋼筋則沿橫向通常配置。9.3、分布鋼筋由于考慮混凝土的收縮、溫差影響、不均勻沉降等因素的作用，必須配置一定數(shù)量的縱向分布鋼筋?？v向分布鋼筋的配筋率：頂、底板應(yīng)大于0.15%，對側(cè)墻應(yīng)大于0.20%。 9.4、箍筋：斷面厚度足夠，不用配置箍筋。9.5、剛性節(jié)點構(gòu)造：框架轉(zhuǎn)角處的節(jié)點構(gòu)造應(yīng)保證整體性。9.6、錨固長度：根據(jù)公路隧道設(shè)計規(guī)范-JTG D70-2004取:受壓鋼筋：la25d=25×18=450mm；受拉鋼筋（直端）：la30d=30×18=540mm，la30