軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

軟土地區(qū)地鐵盾盾構(gòu)隧道課程程設(shè)計(jì)計(jì)算書書（共15頁）姓名楊均學(xué)號(hào)導(dǎo)師丁丁文琪土木工程學(xué)院地地下建筑與工工程系設(shè)計(jì)荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸及地層層示意圖圖1-1結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸及地層層示意圖如圖，按照要求求，對(duì)灰色淤淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘粘土上層厚度度進(jìn)行調(diào)整：：。按照課程設(shè)計(jì)題題目，以下只只進(jìn)行基本使使用階段的荷荷載計(jì)算。隧道外圍荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（1）自重（2）豎向土壓壓若按一般公式：：由于h=1.55+1.0++3.5+443.8=448.8m>>D=6.555m，屬深埋隧隧道。應(yīng)按照照太沙基公式式或普氏公式式計(jì)算豎向土土壓：a太沙基公式：：其中：（加權(quán)平均值）則：b普氏公式：取豎向土壓為太太沙基公式計(jì)計(jì)算值，即：：。（3）拱背土壓壓。其中：。（4）側(cè)向主主動(dòng)土壓其中：，則：（5）水壓力力按靜水壓考慮：：a豎向水壓：b側(cè)向水壓：（6）側(cè)向土土壤抗力襯砌圓環(huán)側(cè)向地地層（彈性）壓壓縮量：其中：襯砌圓環(huán)抗彎剛剛度取襯砌圓環(huán)抗彎剛剛度折減系數(shù)數(shù)?。粍t：（7）拱底反反力其中：，與拱背土壓對(duì)對(duì)應(yīng)則：。（8）荷載示示意圖圖1-2圓環(huán)環(huán)外圍荷載示示意圖內(nèi)力計(jì)算2.1用荷載載-結(jié)構(gòu)法按均均質(zhì)圓環(huán)計(jì)算算襯砌內(nèi)力取一米長度圓環(huán)環(huán)進(jìn)行計(jì)算，其其中荷載采用用設(shè)計(jì)值，即即考慮荷載組組合系數(shù)。計(jì)計(jì)算結(jié)果如下下表（已考慮慮荷載組合系系數(shù)）：表2-1隧道圓環(huán)內(nèi)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果果截面/度內(nèi)力垂直荷載水平荷載水平三角荷載地基抗力自重每米內(nèi)力pe1+pw11qe1+qw11qe2+qw22-qe1-qw1qk=kδg800.71719.09104.3514.8210.500M/KNm1712.655-1538.006-93.00-15.0930.9797.470N/KN0.002103.33395.3815.33-5.122208.9330Q/KN0.000.000.000.000.000.008M/KNm1646.300-1478.448-90.28-14.6529.9592.848N/KN45.362062.59994.4515.18-4.472213.1118Q/KN-322.788289.8813.272.134.96-12.5440.5M/KNm267.92-240.611-27.18-4.357.673.4640.5N/KN987.851216.18869.2011.6610.212295.10040.5Q/KN-1156.6621038.72259.109.9519.83-29.0273M/KNm-1419.8851275.11178.0714.51-25.51-77.6773N/KN2141.888179.8016.722.9435.922377.25573Q/KN-654.844588.0854.689.6116.3413.8790M/KNm-1712.6651538.066111.6019.18-35.28-79.0890N/KN2342.0880.000.000.0048.242390.33390Q/KN0.000.0019.080.005.1224.20105.5M/KNm-1468.0031318.388109.1514.09-33.74-60.16105.5N/KN2174.822150.217.263.6852.482388.455105.5Q/KN603.13-541.655-26.17-13.2719.1141.15138M/KNm179.02-160.777-0.73-3.571.2415.18138N/KN1048.6331161.600101.4211.3931.942354.988138Q/KN1164.633-1045.991-91.3210.2634.6772.33159M/KNm1272.755-1143.000-91.38-12.1128.2954.54159N/KN300.791833.211177.3014.3113.142338.744159Q/KN783.58-703.700-68.065.4923.6140.92180M/KNm1712.655-1538.006-130.200-15.0939.5868.88180N/KN0.002103.333209.8515.335.122333.622180Q/KN0.000.000.000.000.000.00內(nèi)力（紅色線條條）分布圖如如下：圖2-1彎矩矩分布圖（KNm）圖2-2軸力力分布圖（受受壓KN）圖2-3剪力力分布圖（KN）標(biāo)準(zhǔn)管片(B))配筋計(jì)算3.1截面及及內(nèi)力確定由上述內(nèi)力計(jì)算算，取80截面處內(nèi)力力進(jìn)行內(nèi)力計(jì)計(jì)算。根據(jù)修修正慣用法中中的η-ξ法，由于縱縱縫接頭的存存在而導(dǎo)致結(jié)結(jié)構(gòu)整體剛度度降低，取圓圓環(huán)整體剛度度為：而管片的內(nèi)力：：3.2環(huán)向鋼鋼筋計(jì)算假設(shè)為大偏心構(gòu)構(gòu)件。?。翰捎脤?duì)稱配筋：：其中：鋼筋選用HRBB335鋼，則由此：得：確為大偏心。由此算出：?。哼x配4B14（A/g=615.775mm22）。3.3環(huán)向彎矩矩平面承載力力驗(yàn)算（按偏偏心受壓驗(yàn)算算）查《混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)基本原理》表4-1，得軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：取滿足要求。3.4箍筋計(jì)計(jì)算根據(jù)《混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)基本原理理》，按照偏偏心受壓構(gòu)件件進(jìn)行計(jì)算。剪跨比：故取。矩形截面鋼筋混混凝土偏心受受壓構(gòu)件斜截截面抗剪承載載力：其中：ft——混凝土土抗拉強(qiáng)度（1.89NN/mm2）fyv——鋼筋筋抗剪承載力力（HPB2335級(jí)，210N//mm2）Nc——軸向壓壓力（要求）檢驗(yàn)軸壓力上限限：又由：既不需要計(jì)算配配箍，按構(gòu)造造要求即可。根據(jù)《混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)基本原理理》中所述構(gòu)構(gòu)造要求，選選配四肢箍A8@2000。基本使用階段驗(yàn)驗(yàn)算4.1抗浮驗(yàn)驗(yàn)算盾構(gòu)隧道位于含含地下水的土土層中時(shí)受到到地下水的浮浮力作用，故故需驗(yàn)算隧道道的抗浮穩(wěn)定定性，用抗浮浮系數(shù)：其中：G/——隧道自自重G——拱背土壓壓力P——垂直荷載載Rj——井壁與與土壤間摩擦擦力Q——水浮力則：（注：上述計(jì)算算中由于相對(duì)對(duì)于垂直荷載載摩擦力非常常小，為計(jì)算算簡便，將摩摩擦力忽略不不計(jì)）滿足要求。4.2管片局局部抗壓驗(yàn)算算由于管片連接時(shí)時(shí)在螺栓上施施加預(yù)應(yīng)力，故故需驗(yàn)算螺栓栓與混凝土連連接部位的局局部抗壓強(qiáng)度度。在于應(yīng)力作用下下，混凝土所所受到的局部部壓應(yīng)力：其中：N——螺栓預(yù)應(yīng)應(yīng)力（同上，取280KN）An——螺帽（或或墊片）與混混凝土接觸凈凈面積，?。海簞t：即需在螺帽下設(shè)設(shè)置一定厚度度的內(nèi)徑為31mm、外徑為130mm的鋼圓環(huán)墊墊片。4.3管片裂裂縫驗(yàn)算取最大彎矩處進(jìn)進(jìn)行裂縫驗(yàn)算算（即00截面），此此處滿足要求求，則其他位位置亦可滿足足。根據(jù)橋涵涵規(guī)范6.4.4條：，，取ηs=1..0，，，，；再根據(jù)橋涵規(guī)范范6.4.3條：裂縫寬度：，其中：C1——鋼筋表表面形狀系數(shù)數(shù)（對(duì)帶肋鋼鋼筋取1.0）C2——作用長長期影響系數(shù)數(shù)（取1+0.55N1/Ns=1.5）C3——與構(gòu)件件受力性質(zhì)有有關(guān)的系數(shù)（取0.9）——配筋率（）則：；不滿足要求，需需增加鋼筋。經(jīng)計(jì)算，鋼筋改改配為6B116即可滿足足要求，驗(yàn)算算過程如下：：，則：；滿足要求。同理，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)管管片進(jìn)行驗(yàn)算算，也需增加加配筋為6BB16。綜上所述，襯砌砌管片的配筋筋量由裂縫要要求控制。彎矩越小，裂縫縫越大？4.4管片接接縫張開驗(yàn)算算管片拼裝之際由由于受到螺栓栓（8.8級(jí)），在接接縫上產(chǎn)生預(yù)預(yù)應(yīng)力：其中：N1——螺栓預(yù)預(yù)應(yīng)力引起的的軸向力（由由《鋼結(jié)構(gòu)基基本原理》取取280KN）e0——螺栓與與重心軸偏心心距（取25mm）F、W——襯砌砌截面面積和和截面距當(dāng)接縫受到外荷荷載，由外荷荷載引起的應(yīng)應(yīng)力：其中：N2、M2———外荷載，由由外荷載引起起的內(nèi)力F、W——襯砌砌截面面積和和截面距選取最不利接縫縫截面（80），計(jì)算如如下：均為壓力，接縫縫不會(huì)張開。由此可得接縫變變形量：其中：E——防水涂料料抗拉彈性模模量（取3MPa）l——涂料厚度度（取5mm）則：若用兩只螺栓：：即環(huán)向每米寬度度內(nèi)選用兩只只螺栓即可滿滿足要求。4.5縱向接接縫強(qiáng)度驗(yàn)算算近似地把螺栓看看作受拉鋼筋筋，由此進(jìn)行行強(qiáng)度驗(yàn)算。a負(fù)彎矩接頭（73截面）：：由：為大偏心受壓,,則：滿足要求。b正彎矩接頭（8截面處）：：由：為大偏心受壓,,則：滿足要求。構(gòu)造說明混凝土保護(hù)層厚厚度地下結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)點(diǎn)是外側(cè)與土土、水相接觸觸，內(nèi)測(cè)相對(duì)對(duì)濕度較高。故故受力鋼筋保保護(hù)層厚度最最小厚度比地地面機(jī)構(gòu)增加加5~10mmm。本設(shè)計(jì)中c=440mm。橫向受力鋼筋為便于施工，將將橫向鋼筋與與縱向分布鋼鋼筋制成焊網(wǎng)網(wǎng)。外側(cè)橫向鋼筋為為一閉合鋼筋筋圈，內(nèi)側(cè)鋼鋼筋則沿橫向向通常配置。分布鋼筋由于考慮混凝土土的收縮、溫溫差影響、不不均勻沉降等等因素的作用用，必須配置置一定數(shù)量的的縱向分布鋼鋼筋?？v向分布鋼筋的的配筋率：頂頂、底板應(yīng)大大于0.15%，對(duì)側(cè)墻應(yīng)應(yīng)大于0.20%，則本設(shè)計(jì)計(jì)的縱向分布布鋼筋：頂、底板（一側(cè)側(cè)）：，配B12@2250(Ass=452mmm2)；側(cè)墻（一一側(cè)）：，配B14@2250(Ass=616mmm2)；中墻（一一側(cè)）：，配B12@2250(Ass=452mmm2)。箍筋斷面厚度足夠，不不用配置箍筋筋。剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造框架轉(zhuǎn)角處的節(jié)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)保保證整體性，根根據(jù)此處鋼筋筋的布置原則則，此點(diǎn)構(gòu)造造說明如下：：a沿斜托單獨(dú)獨(dú)配置直線鋼鋼筋B12@2200；b沿著框架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角處外側(cè)的的鋼筋，其鋼鋼筋彎曲半徑徑R=2000mm＞18×100=180mmm；c為避免在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角部分的內(nèi)內(nèi)側(cè)發(fā)生拉力力時(shí)，內(nèi)側(cè)鋼鋼筋與外