盾構(gòu)管片螺栓力學計算c

1、管片螺栓復核計算對管片縱向、環(huán)向螺栓均為機械強度為 5.8級或6.8級的M24及5.8級M30螺栓 的各工況進行驗算。驗算螺栓縱、環(huán)向螺栓應考慮如下幾種情況：縱向螺栓應考慮的是 地震產(chǎn)生橫波而產(chǎn)生的水平慣性力驗算螺栓、縱向連接螺栓驗算。環(huán)向螺栓主要是考慮管片受力后產(chǎn)生的剪力及彎矩與軸力產(chǎn)生偏心作用，同時亦要計算管片之間剪力驗算。1、 縱向螺栓的驗算：1)地震工況驗算：地震動的橫波與隧道縱軸正交或地震動的縱波與隧道縱軸平行，都會沿隧道縱向產(chǎn)生水平慣性力，使結(jié)構(gòu)發(fā)生縱向拉壓變形，其中以橫波產(chǎn)生的縱向水 平慣性力為主，取波長為160m, 一半由管片及螺栓傳遞，：T ncKh(80W)本 區(qū)間位于7度

2、地區(qū)，水平地震系數(shù)Kh=0.i,綜合影響系數(shù)，考慮到本段區(qū)間地 層復雜，因此nc=10 其拉力為：T ncK h(80W) =0.1*1*(80*134.3)=1074.4KN按抗震規(guī)范5.4.1,抗震不考慮得要性系系1.1,荷載分項系數(shù)取1.3,抗震規(guī)范 5.4.2 抗震調(diào)整系數(shù) 0.85. F=0.85 1.3 1074.4=1187.2KN縱向采用10根M24承受拉力，截面積A2=353mm2_ 一 3T1187.2*103336.3N/ mm21 (T=nA 10* 353縱向采用10根M30承受拉力，截面積A2=561mm2_ T 1187 .2* 103211.6N/ mm2= n

3、A 10* 561因此采用10根M24或M30均可滿足抗地震要求2）縱向連接螺栓驗算：區(qū)間：環(huán)與環(huán)連接螺栓剪力圖：最大剪力為 3.4 KN從計算管片的環(huán)與環(huán)剪力圖中可知，此工況剪力較小，此工況不為控制工況。3）、不均勻地基軸向變形驗算施工中圖已對隧道通過下部存在的軟弱土層采用了袖閥管注漿進行地層固，處理后的地基相對均勻，因此不再考慮其不均勻地基的影響。二、環(huán)向螺栓的驗算：xx區(qū)間每環(huán)管片計算的相應彎矩、軸力、縱向剪力匯總?cè)缦拢海▎挝?M=KN.m ; N=KN , V=KN）右線斷面一M86.60-48.80-2.7065.50-42.60-52.90N591.20709.20813.3064

4、3.70818.90862.10V178.4030.20155.0083.3025.0029.40右線斷面二Im80.901-37.50-11.50 170.60-43.60-49.20N657.60776.10882.00696.20885.50912.10:V176.10P 50.10167.0086.2050.1044.60右線斷向二Im106.80-42.40-11.10 j91.90-88.80-90.10N494.20587.30674.70612.90694.00705.601V158.80-3.50177.1080.3010.5022.00左線斷面一Im86.30-39.20-

5、16.40 :78.00-49.00-53.80n676.10800.20910.60691.00917.60944.60v182.10P 49.40173.30 80.6054.1053.50左線斷面二Im108.50-44.60-20.8099.40-84.50-76.30n757.30885.10990.40765.901011.201037.90v207.2044.30205.10 188.8052.6058.40左線斷向二Im100.60-40.50-8.4085.50-77.50-84.00n485.60574.80661.30611.70677.90689.00V153.60-0

6、.10170.6082.2010.6019.30dd區(qū)間每環(huán)管片計算的相應彎矩、軸力、縱向剪力匯總?cè)缦拢海▎挝?M=KN.m ; N=KN , V=KN）右線斷面一m84.80-34.407.1065.20-53.40-61.60 1n691.60773.90858.00852.70868.20882.10v178.1046.60187.60128.9029.9016.40右線斷面二m71.50-30.40-7.4061.70-44.80-50.10 1n508.10593.70673.20540.80681.50702.70 iv139.6029.60 1139.6067.70r 29.10

7、P 29.80右線斷向二m112.20-47.90-11.9094.80-85.50-90.70 1n536.50647.40 1738.60613.20762.90782.90 1v173.800.40 1184.4077.0013.50P 28.10 左線斷面一m132.30-55.40-19.90128.00-106.40-123.20n674.80797.00892.80786.80927.10r 943.20v214.00-3.40221.6099.1018.1035.70 1左線斷面二m83.30-35.90-3.3067.60-55.60-62.40 n532.40621.50

8、1700.10598.90P 713.60734.80v152.5022.40 )157.3080.8020.7022.80 )3左線斷向二m103.30-41.40-16.8092.10-75.40-80.60n574.00678.80764.80596.70786.60808.80v170.8015.20178.3068.3026.7039.60 J取其中偏心矩最大的內(nèi)拉及外位兩種情況：內(nèi)拉：M=106.8 N=494.2;外拉：M=-90.1N=705.6a)內(nèi)拉驗算：取用6.8級M24進行驗算，但考慮到螺紋段只在螺母才有，因此螺栓面積按采用2A=452 mm計算公式：Rg=e+ (15

9、0-120)M 0nAgRg*420-f cbx(x/2+(e-150)=0得xX = nAgRg+KN= f cbxK=(f cbx- AgRg )/N > 1.55即為符要求計算結(jié)果匯總?cè)缦拢簊s區(qū)間右 線M86.60-48.80-2.70 165.50-42.60-52.90N591.20709.20813.30643.70818.90862.104斷 面一V178.4030.20155.0083.3025.0029.40eo0.146-0.070.000.10-0.05-0.06安全系數(shù)3.21-5.89-右 線 斷 面 二M80.90-37.50-11.5070.60-43.6

10、0-49.20N657.60776.10882.00696.20885.50912.10V176.1050.10167.0086.2050.1044.60eo0.12-0.05-0.010.10-0.05-0.05安全系數(shù)4.21-5.48-右 線 斷 面二M106.80-42.40-11.1091.90-88.80-90.10N494.20587.30674.70612.90694.00705.60V158.80-3.50177.1080.3010.5022.00eo0.22-0.07-0.020.15-0.13-0.13安全系數(shù)1.52-2.93-左 線 斷 面一M86.30-39.20-

11、16.4078.00-49.00-53.80N676.10800.20910.60691.00917.60944.60V182.1049.40173.3080.6054.1053.50eo0.13-0.05-0.020.11-0.05-0.06安全系數(shù)3.81-4.68-M108.50-44.60-20.8099.40-84.50-76.30左 線 斷 面 二N757.30885.10990.40765.901011.201037.90V207.2044.30205.1088.8052.6058.40eo0.14-0.05-0.020.13-0.08-0.07安全系數(shù)2.64-3.25-左 線

12、 斷 面 三M100.60-40.50-8.4085.50-77.50-84.00N485.60574.80661.30611.70677.90689.00 .V153.60-0.10170.6082.2010.6019.30 .eo0.21-0.07-0.010.14-0.11-0.12安全系數(shù)1.70-3.46-雷海 區(qū)間右 線 斷 面一m84.80-34.407.1065.20-53.40-61.60n691.60773.90858.00852.70868.20882.10v178.1046.60187.60128.9029.9016.40eo0.12-0.040.010.08-0.06

13、-0.07安全系數(shù)4.03-右 線 斷 面 二m71.50-30.40-7.4061.70-44.80-50.10n508.10593.70673.20540.80681.50702.70v139.6029.60139.6067.7029.1029.80eo0.14-0.05-0.010.11-0.07-0.07安全系數(shù)4.105.87右m112.20-47.90-11.9094.80-85.50-90.705線 斷 面n536.50647.40738.60613.20762.90782.90v173.800.40184.4077.0013.5028.10eo0.21-0.07-0.020.1

14、5-0.11-0.12二安全系數(shù)1.51-2.72-左m145.40-55.40-19.90128.00-106.40-123.20線n674.80797.00892.80786.80927.10943.20斷v214.00-3.40227.6099.1018.1035.70面eo0.22-0.07-0.020.16-0.11-0.13一安全系數(shù)1.12-1.87-左m83.30-35.90-3.3067.60-55.60-62.40線n532.40621.50700.10598.90713.60734.80斷v152.5022.40157.3080.8020.7022.80面eo0.16-0

15、.060.000.11-0.08-0.08二安全系數(shù)3.05-5.40-左m103.30-41.40-16.8092.10-75.40-80.60線n574.00678.80764.80596.70786.60808.80斷v170.8015.20178.3068.3026.7039.60面eo0.18-0.06-0.020.15-0.10-0.10三-安全系數(shù)2.01-2.81-從計算可知，要采用6.8級M24螺栓后，dd區(qū)間接頭均可滿足要求，但xx區(qū)間部分不能滿足要求，采用 M30后核算安全系數(shù)分別為2.06及1.55b）外拉驗算dd區(qū)間，取偏心矩最大的進行外拉驗算M=-90.1N=705

16、.6Eo=0.127 >0.3h0=0.09屬大偏心襯砌外側(cè)位于受拉區(qū)，接頭處不承受拉力，故按假定斷面進行驗算：其計算高度為 h=120+35=155mme' o= eo-(150-155)-155/2=54.5mm>0.3h o=36mm取用M24進行驗算Ag=452 mm2M 0 2*452mm2*420N/mm 2*97mm-23.1N/mm 2*1500*x(x/2-23)=0得 x1=73.53mm； x2=-27.53mm 故取 x1=73.53mmX = nAgRg+KN= f cbxK=(f cbx- AgRg )/N二(23.1N/mm2*1500*73.

17、53-2*452mm2*400N/mm2)/(705.6*103)=3.12<1.55所以符合要求采用M24已滿足要求最不利的工況。xx區(qū)間情況如下:M=-123.20N=943.20Eo=0.131 >0.3h0=0.09屬大偏心襯砌外側(cè)位于受拉區(qū)，接頭處不承受拉力，故按假定斷面進行驗算：其計算高度為 h=120+35=155mme"= eo-(150-155)-155/2=54.5mm>0.3h 0=36mm取用M24進行驗算Ag=452 mm2M 0 2*452mm2*420N/mm 2*97mm-23.1N/mm 2*1500*x(x/2-23)=0得 x1=68.9mm； x2=-22.9mm 故取 x1=68.9mmX = nAgRg+KN= f cbxK=(f cbx- AgRg )/N=(23.1N/mm2*1500*68.9-2* 452mm2*400N/mm2)/(943.2*103)=2.34<1.55采用M24已滿足要求最不利的工況。c)抗剪驗算：從管片計算塊與塊之間存在剪力，每塊之間采用兩根的螺栓連接，具剪力由兩根螺栓承擔，分別對5.8級與6.8級M24、