地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書10210123文樹勛

1、目錄第一章 課程題目介紹2第二章 荷載計(jì)算3第三章、盾構(gòu)管片內(nèi)力計(jì)算81、慣用修正法計(jì)算：82、同濟(jì)曙光荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行計(jì)算：113、慣用修正法計(jì)算與同濟(jì)曙光軟件荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較18第四章、盾構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)管片配筋與裂縫計(jì)算20第五章、盾構(gòu)縱向接頭設(shè)計(jì)與張開度驗(yàn)算21第六章、盾構(gòu)管片局部受壓驗(yàn)算23第七章、盾構(gòu)隧道抗浮驗(yàn)算25第八章、盾構(gòu)設(shè)計(jì)施工圖繪制25參考資料：26第一章 課程題目介紹如圖所示，為一軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道橫斷面，有一塊封頂塊K，兩塊鄰接塊L，兩塊標(biāo)準(zhǔn)塊B以及一塊封底塊D六塊管片組成，襯砌外D0=6200mm，厚度t=350mm，采用通縫拼裝，地層基床系數(shù)k=20000kN/m

2、3?；炷翉?qiáng)度為C50，環(huán)向螺栓為5.8級(jí)（可用8.8級(jí)）M30，管片裂縫寬度允許值為0.2mm，接縫張開允許值為3mm。地面超載為20kPa。試計(jì)算襯砌受到的荷載，并用荷載-結(jié)構(gòu)法按均質(zhì)圓環(huán)計(jì)算襯砌內(nèi)力，畫出內(nèi)力圖，并進(jìn)行隧道抗浮、管片局部抗壓、裂縫、接縫張開等驗(yàn)算及一塊標(biāo)準(zhǔn)管片配筋計(jì)算。說明：1、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度1350mm，根據(jù)后3位學(xué)號(hào)ABC調(diào)整，1350+ABC*50 （mm），故在本設(shè)計(jì)中灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度取為：1350+123×50=13505mm2、同濟(jì)曙光等軟件進(jìn)行本題的荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算（能增加地層-結(jié)構(gòu)法計(jì)算更好?。?、課程設(shè)計(jì)計(jì)算書、圖Email

3、形式提交。第二章 荷載計(jì)算荷載計(jì)算主要考慮基本使用階段的情況進(jìn)行計(jì)算，其中作用在盾構(gòu)隧道管片上的荷載主要包括管片自重g（假設(shè)初襯的防水效果良好，不需要設(shè)置二次襯砌）、豎向土壓力q、拱背土壓力G（在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，將其簡化為作用在拱背上的均布荷載）、地面超載q（在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，將其疊加到作用在拱背上的豎向土壓力中）、側(cè)向均勻主動(dòng)土壓力p1、側(cè)向三角形主動(dòng)土壓力p2、側(cè)向土層抗力qk、作用在盾構(gòu)管片上的水壓力、拱底反力PR（在內(nèi)力計(jì)算中，不需要使用）。土壓力計(jì)算時(shí)，采用水土分算法則進(jìn)行計(jì)算，不考慮靜水壓力的折減系數(shù)。其中由于在計(jì)算荷載與襯砌內(nèi)力時(shí)，所使用公式是建立在線彈性體系的理論基礎(chǔ)上，所計(jì)算得出的內(nèi)

4、力值與荷載成線性相關(guān)，所以可以在進(jìn)行荷載內(nèi)力組合之前的荷載計(jì)算時(shí)就考慮荷載的分項(xiàng)系數(shù)，從而使得在計(jì)算各個(gè)分項(xiàng)荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值時(shí)，就已經(jīng)考慮了荷載的分項(xiàng)系數(shù)，則在荷載的組合效應(yīng)分析中，可以直接將荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值進(jìn)行組合，不需要再次考慮荷載的分項(xiàng)系數(shù)！在拱頂部土壓力計(jì)算時(shí)，采用太沙基公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，公式中使用了荷載分項(xiàng)系數(shù)，為了統(tǒng)一計(jì)算，故在荷載計(jì)算時(shí)也統(tǒng)一采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，以后在內(nèi)力計(jì)算與荷載組合時(shí)便不需要再次使用荷載分項(xiàng)系數(shù)。計(jì)算時(shí)，統(tǒng)一單位：kN、m ;水的重度為：w=10KNm3 ;其中C50混凝土的彈性模量取：E=3.45×107KPa，=26KNm3 ；襯砌圓環(huán)厚度?。?/p>

5、h=350mm ，襯砌圓環(huán)彎剛度: EJ=3.45×107×1×0.35312=1.233×105KNm21、管片自重g計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知，設(shè)計(jì)管片厚度為：=350mm 其中管片重度?。?26KNm3則，管片自重為：g=1.2×=1.2×26×0.35=10.92KNm22、豎向土壓力q計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知，該盾構(gòu)隧道埋深為：h=1.5+1.0+3.5+7.505=13.505m其中隧道埋深h=13.505m大于隧道二倍直徑2D=12.4m ，同時(shí)隧道頂部具有一層較厚的灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該土層具有一定的抗剪強(qiáng)度：=18K

6、Nm3 ,c=12.2KPa ，=8.9°。此時(shí)作用在拱頂部的土壓力q值小于拱頂部覆土層的自重，土壓力值q可以根據(jù)太沙基理論計(jì)算拱頂部松動(dòng)土壓力q為： 其中： H=h=13.505m , c=1.645×12.2+2.925+1.28×12.11.645+2.925+1.28=12.1Kpa , =1.645×8.9°+2.925+1.28×7.2°1.645+2.925+1.28=7.7° ，Po=20KNm2由于土層位于地下水位以下：土壓力計(jì)算采用水土分算法則，取土的浮重度：'=8KNm3 其中B1的值

7、，通過三角函數(shù)關(guān)系得：B1=D2cot45°+22=6.22×cot45°+8.9°22=6.73m 則，豎向土壓力值q為：q=1.2×6.73×8-12.16.73tan7.7°×1-e-13.505)6.73×tan7.7°+1.4×20×e-13.5056.73×tan7.7°=109.37KNm2若，不考慮土層的成拱效應(yīng)，則作用在拱頂部的土壓力q為：q=1.2×ihi+1.4×Po=1.2×0.5×18+1.

8、0×8+1.0×9.1+3.5×8.7+13.505×8+1.4×20=167.91KNm2>109.37KNm2可見考慮土層的成拱效應(yīng)，將會(huì)使得作用在拱頂部的土壓力值極大的減小，從而在保證設(shè)計(jì)安全的同時(shí)，為工程設(shè)計(jì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益！故，在拱頂部荷載計(jì)算時(shí)，需要考慮拱頂部土層的成拱效應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)取拱頂部荷載為：q=109.37KNm23、地面超載q計(jì)算（其中在拱頂部土壓力計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮了地面超載的影響，故在內(nèi)力計(jì)算時(shí)，不需要再次進(jìn)行疊加）：由設(shè)計(jì)題目可知，地面超載值為：Po=20KNm2 考慮分項(xiàng)系數(shù)，作用在拱頂部的地面超載為：q=1.4

9、×20=28KNm24、拱背土壓力G計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知，襯砌圓環(huán)的計(jì)算半徑?。篟H=6.2-0.352=2.925m ，拱背處土層浮重度為：=8KNm3 。則，拱背土壓力值G為：G=1.2×21-4RH2=1.2×2×1-4×2.9252×8=35.25KNm則，作用在拱頂部的均布土壓力為：pe1=109.37+35.256.2=115.36KNm25、側(cè)向均勻主動(dòng)土壓力p1計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知，計(jì)算側(cè)向土壓力時(shí)需要考慮拱側(cè)土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，其中拱側(cè)具有兩層不同性質(zhì)的土層，需要使用等效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)： c=1.645×12

10、.2+2.925+1.28×12.11.645+2.925+1.28=12.1Kpa , =1.645×8.9°+2.925+1.28×7.2°1.645+2.925+1.28=7.7°側(cè)向均勻主動(dòng)土壓力p1為：p1=qtan45°-22-2ctan45°-2 式中第一項(xiàng)在計(jì)算拱頂部土壓力時(shí)已考慮了荷載分項(xiàng)系數(shù)，故在此只需對(duì)第二項(xiàng)考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)。則，側(cè)向均勻主動(dòng)土壓力p1為： p1=qtan45°-22-2×1.2ctan45°-2=109.37×tan45°-7

11、.7°22-2×1.2×12.1×tan45°-7.7°2=58.14KNm26、側(cè)向三角形主動(dòng)土壓力p2計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知，在拱底部的土層內(nèi)摩擦角為：=7.2° ，土層的浮重度為：=7.1KNm3 ，襯砌圓環(huán)的計(jì)算半徑?。篟H=2.925m 則，側(cè)向三角形主動(dòng)土壓力p2為： p2=2×1.2RHtan45°-22=2×1.2×2.925×7.1×tan45°-7.2°22=38.74KNm2則，作用在拱側(cè)的梯形主動(dòng)土壓力為：qe1=58.14

12、KNm2qe2=58.14+38.74=96.88KNm27、作用在盾構(gòu)管片上的水壓力計(jì)算（不考慮水壓力的折減系數(shù)）：由設(shè)計(jì)題目可知，地下水位的位置為：h=-0.5m 則，作用在拱頂部的靜水壓力pw1為：qw1=1.2×10×1.0+1.0+3.5+7.505=156.06KNm2 側(cè)向三角形靜水壓力pw2為：qw2=1.2×10×2RH=1.2×10×2×2.925=70.20KNm2則，作用在拱側(cè)的梯形靜水壓力為：qw1=156.06KNm2qw2=156.06+70.20=226.26KNm2 作用在拱頂部的靜水壓力為

13、：pw1=156.06KNm28、側(cè)向土壤抗力qk計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目可知,襯砌圓環(huán)剛度折減系數(shù)為：=0.7 ，襯砌圓環(huán)側(cè)向地層基床系數(shù)為：k=20000KNm3 ，襯砌圓環(huán)的抗彎剛度: EI=1.179×104KNm2 ，襯砌圓環(huán)計(jì)算半徑為：Rc=2.925m襯砌圓環(huán)在水平直徑處的變形量為：式中：pe1=115.36KNm2 ，pw1=156.06KNm2 ，qe1=58.14KNm2 ，qe2=96.88KNm2 ，qw1=156.06KNm2 ，qw2=226.26KNm2則，襯砌圓環(huán)在水平直徑處的變形量為：=2pe1+pw1-qe1+qw1-qe2+qw2+gRH424EI+0.

14、0454kRH4=2×262.22+649.80-170.30+649.80-209.04+720.00+10.92*3.14×2.925424×0.7×1.233×105+0.0454×20000×2.9254 =0.795x10-3m則，襯砌圓環(huán)所受到的側(cè)向土層的側(cè)向抗力qk為： qk=k=20000×0.795x10-3=15.9KNm29、拱底反力PR計(jì)算：由設(shè)計(jì)題目與計(jì)算圖示可知：作用在拱底部的拱底反力PR（作用在襯砌圓環(huán)上的荷載豎向平衡原理）為：PR=pw1+pe1+g則，作用襯砌圓環(huán)的拱底反力PR為：

15、PR=pw1+pe1+g-2RHw=156.06+115.36+×10.92-2×2.925×10=259.78KNm2綜上所述，如下計(jì)算圖示中，各荷載值分別為：g=10.92KNm2 ，pe1=115.36KNm2 ，qe1=58.14KNm2 ，qe2=96.88KNm2，qw1=156.06KNm2 ，qw2=226.26KNm2 ，pw1=156.06KNm2 ，qk=15.90KNm2 ，PR=259.78KNm2第三章、盾構(gòu)管片內(nèi)力計(jì)算在以上計(jì)算出襯砌圓環(huán)所受到的荷載后，可以采用慣用修正法進(jìn)行襯砌圓環(huán)的內(nèi)力計(jì)算。其中襯砌圓環(huán)內(nèi)力計(jì)算公式如下：1、慣用修

16、正法計(jì)算：使用慣用修正法，假設(shè)襯砌圓環(huán)為均質(zhì)圓環(huán)，同時(shí)考慮接頭對(duì)于襯砌圓環(huán)剛度的影響，則對(duì)襯砌圓環(huán)的剛度取為：EJ=EJ=0.7×3.45×107×1×0.35312=8.631×104KNm2 ，對(duì)均質(zhì)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)，考慮接頭影響，進(jìn)行一下處理： 接頭處內(nèi)力：Mj=1-×M ,Nj=N 非接頭（管片）處內(nèi)力：Mj=1+×M ,Nj=N （其中=0.3）運(yùn)用Excel2007計(jì)算襯砌圓環(huán)內(nèi)力：其中為了能夠更加精確地描述圓環(huán)內(nèi)力的變化，對(duì)于接頭處內(nèi)力、以及管片內(nèi)每5度作為一個(gè)內(nèi)力計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算；同時(shí)由于對(duì)稱性，可以考慮只

17、計(jì)算角度為0180度的范圍內(nèi)內(nèi)力值。利用對(duì)稱性，可以得出180360度的內(nèi)力值： 內(nèi)力計(jì)算表計(jì)算點(diǎn)內(nèi)力項(xiàng)計(jì)算點(diǎn)內(nèi)力項(xiàng)度數(shù)弧度MNQ度數(shù)弧度MNQ0.00 0.00 41.32 737.23 0.00 187.00 3.26 11.66 866.69 3.74 4.00 0.07 40.69 737.93 -6.15 192.00 3.35 11.90 865.46 6.39 8.00 0.14 38.83 740.01 -12.08 197.00 3.44 12.15 863.71 9.29 13.00 0.23 34.86 744.45 -18.86 202.00 3.53 12.31 86

18、1.58 12.51 18.00 0.31 29.29 750.72 -24.58 207.00 3.61 12.28 859.23 16.07 23.00 0.40 22.43 758.53 -28.94 212.00 3.70 11.96 856.85 19.91 28.00 0.49 14.65 767.53 -31.70 217.00 3.79 11.24 854.59 23.95 33.00 0.58 6.39 777.30 -32.72 222.00 3.87 10.05 852.60 28.04 38.00 0.66 -1.90 787.43 -31.94 227.00 3.96

19、 8.55 850.96 31.95 43.00 0.75 -9.77 797.49 -29.44 232.00 4.05 4.25 849.60 35.28 48.00 0.84 -16.61 807.06 -25.38 237.00 4.14 -0.63 848.54 37.69 53.00 0.93 -24.55 815.68 -20.20 242.00 4.22 -5.99 847.74 38.86 58.00 1.01 -31.15 823.11 -14.28 247.00 4.31 -11.66 847.17 38.50 63.00 1.10 -36.18 829.22 -8.05

20、 252.00 4.40 -17.44 846.72 36.41 68.00 1.19 -39.53 834.00 -1.96 257.00 4.49 -23.10 846.28 32.46 73.00 1.27 -41.17 837.56 3.61 262.00 4.57 -28.40 845.70 26.64 78.00 1.36 -41.19 840.12 8.30 267.00 4.66 -33.14 844.90 14.96 83.00 1.45 -39.71 841.97 11.84 272.00 4.75 -36.95 843.48 14.08 88.00 1.54 -36.95

21、 843.48 14.08 277.00 4.83 -39.71 841.97 11.84 93.00 1.62 -33.14 844.90 14.96 282.00 4.92 -41.19 840.12 8.30 98.00 1.71 -28.40 845.70 26.64 287.00 5.01 -41.17 837.56 3.61 103.00 1.80 -23.10 846.28 32.46 292.00 5.10 -39.53 834.00 -1.96 108.00 1.88 -17.44 846.72 36.41 297.00 5.18 -36.18 829.22 -8.05 11

22、3.00 1.97 -11.66 847.17 38.50 302.00 5.27 -31.15 823.11 -14.28 118.00 2.06 -5.99 847.74 38.86 307.00 5.36 -24.55 815.68 -20.20 123.00 2.15 -0.63 848.54 37.69 312.00 5.45 -16.61 807.06 -25.38 128.00 2.23 4.25 849.60 35.28 317.00 5.53 -9.77 797.49 -29.44 133.00 2.32 8.55 850.96 31.95 322.00 5.62 -1.90

23、 787.43 -31.94 138.00 2.41 10.05 852.60 28.04 327.00 5.71 6.39 777.30 -32.72 143.00 2.50 11.24 854.59 23.95 332.00 5.79 14.65 767.53 -31.70 148.00 2.58 11.96 856.85 19.91 337.00 5.88 22.43 758.53 -28.94 153.00 2.67 12.28 859.23 16.07 342.00 5.97 29.29 750.72 -24.58 158.00 2.76 12.31 861.58 12.51 347

24、.00 6.06 34.86 744.45 -18.86 163.00 2.84 12.15 863.71 9.29 352.00 6.14 38.83 740.01 -12.08 168.00 2.93 11.90 865.46 6.39 356.00 6.21 40.69 737.93 -6.15 173.00 3.02 11.66 866.69 3.74 360.00 6.28 41.32 737.23 0.00 1803.1415911.560718867.335021.1472628根據(jù)計(jì)算結(jié)果，做出襯砌圓環(huán)的彎矩圖、軸力圖、剪力圖：將彎矩圖、軸力圖、剪力圖描于同一圖得：2、同濟(jì)曙光

25、荷載結(jié)構(gòu)法進(jìn)行計(jì)算：2.1 設(shè)計(jì)信息2.1.1 軟件說明計(jì)算采用的軟件是:“同濟(jì)曙光盾構(gòu)隧道計(jì)算分析分析軟件”,由上海同巖土木工程科技有限公司研制。2.1.2 隧道信息2.1.2.1斷面信息說明：角度按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，0°表示水平直徑右端點(diǎn)處。以下除特別說明外均相同，不再贅述。隧道斷面基本幾何參數(shù):參數(shù)名參數(shù)值參數(shù)名參數(shù)值管片總數(shù)6關(guān)鍵塊K的螺栓數(shù)1襯砌外直徑D1(m)6.200右相臨塊B1螺栓數(shù)3襯砌內(nèi)直徑D2(m)5.500左相臨塊B2螺栓數(shù)3夾角1(°)11.00標(biāo)準(zhǔn)塊A螺栓數(shù)3夾角s(°)8.00注:(1)1-管片右側(cè)第一個(gè)螺栓與管片右邊緣的夾角;(2)s-關(guān)

26、鍵塊右側(cè)與y軸的夾角。具體幾何參數(shù):縱向螺栓幾何參數(shù):編號(hào)角度(°)X坐標(biāo)(m)Y坐標(biāo)(m)編號(hào)角度(°)X坐標(biāo)(m)Y坐標(biāo)(m)193.00-0.152.9210295.501.26-2.642115.50-1.262.6411318.002.17-1.963138.00-2.171.9612340.502.76-0.984160.50-2.760.98133.002.920.155183.00-2.92-0.151425.502.641.266205.50-2.64-1.261548.001.962.177228.00-1.96-2.171670.500.982.768

27、250.50-0.98-2.769273.000.15-2.92管片幾何參數(shù):編號(hào)名稱起始角(°)終止角(°)X坐標(biāo)(m)Y坐標(biāo)(m)計(jì)算半徑(m)1關(guān)鍵塊82.00104.500.000.002.922左相臨塊104.50172.000.000.002.923標(biāo)準(zhǔn)塊172.00239.500.000.002.924標(biāo)準(zhǔn)塊239.50307.000.000.002.925標(biāo)準(zhǔn)塊307.0014.500.000.002.926右相臨塊14.5082.000.000.002.92隧道位置: 地表至隧道頂部的距離H(m): 13.33 地下水面至隧道頂部的距離Hw(m): 12.

28、832.1.3土層參數(shù)土層參數(shù)表:土層土層名稱土類型厚度(m)天然重度(kN/m3)飽和重度(kN/m3)內(nèi)聚力C(kPa)內(nèi)摩擦角(°)標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)N1填土填土1.50018.0019.001.0033.00142粘土粘土1.00019.1020.005.0010.00173砂質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土3.50018.7019.005.0010.00174淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土9.15018.0019.0012.208.90175淤泥質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粘土5.20517.1019.0012.107.20172.1.4材料參數(shù)管片材料參數(shù)表:編號(hào)材料名稱混凝土等級(jí)管片實(shí)際寬度(m)管片容重(k

29、N/m2)襯砌厚度(m)150號(hào)混凝土C501.00026.000.350管片間環(huán)向接頭:單位-軸向或剪切剛度：MN/m；轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：MN.m/radK(-)Ks(-)Kn(-)K(+)Ks(+)Kn(+)100.01000000.01000000.0100.01000000.01000000.0縱向連接螺栓:單位-軸向或剪切剛度：MN/m；轉(zhuǎn)動(dòng)剛度：MN.m/radK(-)Ks(-)Kn(-)K(+)Ks(+)Kn(+)100.060.00.0100.080.00.0設(shè)計(jì)工況數(shù)目: 1 工況1自重 + 水土壓力 + 地基抗力-彈簧 + 其它荷載,共5種荷載。荷載組合系數(shù): 永久荷載：1.20

30、可變荷載：1.40偶然荷載：1.00水土壓力計(jì)算參數(shù)表:參數(shù)名參數(shù)值參數(shù)名參數(shù)值地面超載(kN/m2)20.00側(cè)向土壓力系數(shù)0.50水土計(jì)算方式分算土壓力計(jì)算方法自動(dòng)水壓力分布方式規(guī)范分布側(cè)向水壓力分布方式梯形是否考慮拱肩土壓力否是否考慮底部土壓力是 土壓力下限：200.00kN/m2 地層彈簧 地層彈簧作用模式：全周彈簧 地層彈簧數(shù)值種類：單一地層彈簧 彈性抗力系數(shù)法向kn(MPa): 20.000其它荷載參數(shù)名參數(shù)值(kN/m2)參數(shù)名參數(shù)值(kN/m2)頂左垂直荷載q10.00頂右垂直荷載q10.00底左垂直荷載q20.00底右垂直荷載q20.00左上水平荷載e10.00左下水平荷載e

31、10.00右上水平荷載e20.00右下水平荷載e20.00 控制參數(shù) 計(jì)算模型：修正慣用法(有限元) 修正慣用法常數(shù):Eta() = 0.70 修正慣用法常數(shù):Xi() = 0.30 網(wǎng)格大小：0.20 管片驗(yàn)算參數(shù)管片及連接縫驗(yàn)算參數(shù)：參數(shù)名參數(shù)值參數(shù)名參數(shù)值截面高度h(mm)350.0截面寬度b(mm)1000.0混凝土標(biāo)號(hào)C50鋼筋型號(hào)熱扎鋼筋HRB335管片外側(cè)配筋量As(mm2)1000.0管片內(nèi)側(cè)配筋量As'(mm2)1000.0管片外側(cè)鋼筋保護(hù)層厚度as(mm)30.0管片內(nèi)側(cè)鋼筋保護(hù)層厚度a's(mm)30.0鋼筋直徑D(mm)16.0連接縫配筋量Ab(mm2)

32、1200.0安全度0.60連接縫鋼筋保護(hù)層厚度(mm)40.0千斤頂推力驗(yàn)算參數(shù)：參數(shù)名參數(shù)值參數(shù)名參數(shù)值頂軸推力F(kN)1000.00盾構(gòu)千斤頂頂管片數(shù)量N10中心推力與襯砌管片中心偏心距e(mm)10.00相鄰兩個(gè)千斤頂?shù)木嚯xLs(mm)1e+002應(yīng)力提高系數(shù)1.652.2 分析結(jié)果2.2.1 水土壓力水土壓力計(jì)算結(jié)果:參數(shù)名參數(shù)值(kN/m2)參數(shù)名參數(shù)值(kN/m2)頂部土壓力P1139.48頂部水壓力Pw1127.45底部土壓力P2139.48底部水壓力Pw2127.45側(cè)向頂部土壓力Q145.71側(cè)向頂部水壓力Qw1127.45側(cè)向底部土壓力Q259.23側(cè)向底部水壓力Qw21

33、86.492.2.2抗浮驗(yàn)算計(jì)算結(jié)果浮力：295.869kN抗浮力：864.776kN滿足2.2.3內(nèi)力位移計(jì)算結(jié)果說明：(1)彎矩、接頭張開角均以內(nèi)側(cè)張開為正，反之則為負(fù)； (2)內(nèi)力值為管片實(shí)際寬度的內(nèi)力值，而非單位延米。工況：1內(nèi)力位移計(jì)算結(jié)果表角度(°)彎矩(kN.m/m)軸力(kN/m)剪力(kN/m)位移(mm)角度(°)彎矩(kN.m)軸力(kN/m)剪力(kN/m)位移(mm)0.00-87.471001.4523.682.185184.00-80.32910.16-28.322.1234.00-93.131000.1017.032.212188.00-72

34、.79908.25-29.452.0338.00-96.87997.478.822.209192.00-64.97905.54-30.381.91912.00-98.39993.180.442.173196.00-56.90902.15-31.151.78616.00-97.66987.21-8.052.104200.00-48.62898.20-31.821.64220.00-94.66979.57-16.562.005204.00-40.16893.82-32.471.49224.00-89.39970.30-25.041.882208.00-31.53889.11-33.171.3502

35、8.00-81.87959.50-33.381.743212.00-22.71884.18-34.011.22732.00-72.14947.28-41.501.601216.00-13.67879.10-35.071.14036.00-60.27933.78-49.331.473220.00-5.35872.61-36.631.10640.00-46.34919.21-56.771.384224.00-7.34872.61-36.631.13644.00-30.60906.53-62.781.351228.0015.28863.70-37.251.21048.00-12.77889.94-6

36、8.631.411232.0025.13858.86-36.221.33352.00-8.78871.40-72.551.525236.0034.69854.32-34.371.48156.0025.24855.25-73.221.703240.0043.72850.17-31.771.64060.0044.46839.64-71.461.915244.0052.04846.46-28.541.79864.0062.92824.97-67.362.139248.0059.48843.25-24.761.94768.0080.02811.61-61.102.359252.0065.88840.5

37、7-20.532.08072.0095.19799.90-52.892.561256.0071.14838.44-15.952.19276.00107.96790.14-43.022.734260.0075.17836.88-11.102.27980.00117.91782.58-31.782.871264.0077.89835.89-6.072.33984.00124.77777.57-19.912.966268.0079.30835.79-1.772.37088.00128.12774.76-6.983.013272.0079.09835.133.382.36592.00128.34774

38、.725.353.016276.0077.89836.359.272.33996.00124.84776.5816.722.967280.0075.17837.7014.202.279100.00118.07780.8728.462.873284.0071.14839.6318.902.192104.00108.15787.3439.402.737288.0065.88842.1223.272.080108.0095.35796.0749.502.563292.0059.47845.1427.231.947112.0080.14807.1058.352.360296.0052.04848.67

39、30.681.798116.0063.00819.9065.352.139300.0043.72852.6633.531.640120.0044.48834.1370.261.913304.0034.68857.0735.671.481124.0025.21849.4572.891.700308.0025.12861.8237.011.334128.005.81865.4573.111.520312.0015.27866.8437.461.213132.0013.68881.7570.881.397316.006.27872.0236.931.133136.00-30.49910.8360.3

40、31.356320.00-4.34877.1435.491.109140.00-46.51910.8360.331.379324.00-13.67882.2534.331.143144.00-60.45928.5852.071.470328.00-22.71887.2533.421.229148.00-72.34942.4944.381.599332.00-31.52892.0432.691.351152.00-82.08955.1936.361.743336.00-40.15896.5532.041.492156.00-89.62966.5328.091.884340.00-48.60900

41、.6731.391.641160.00-94.90976.3619.652.008344.00-56.87904.2830.671.785164.00-97.91984.6011.142.108348.00-64.94907.2529.821.917168.00-98.64991.182.642.177352.00-72.76909.4728.772.030172.00-97.12996.08-5.782.213356.00-80.25910.4027.202.118176.00-93.381000.91-22.202.216360.00-87.47910.4027.202.185180.00

42、-87.48911.16-26.972.185內(nèi)力位移極值表極值名角度(°)彎矩(kN.m/m)軸力(kN/m)剪力(kN/m)位移(mm)單元號(hào)軸力最大值0.00-87.471001.4523.682.18571軸力最小值90.00129.05774.725.353.0253剪力最大值124.3523.50865.4573.111.68112剪力最小值54.2116.52855.25-73.221.61285彎矩最大值90.00129.05774.725.353.0253彎矩最小值168.03-98.65996.08-5.782.17723位移最大值90.00129.05774.7

43、25.353.0253位移最小值219.65-5.18872.61-36.631.10436注:修正慣用法常數(shù)=0.300接頭張開角計(jì)算結(jié)果表編號(hào)所處位置(°)張開角(°)張開量(mm)編號(hào)所處位置(°)張開角(°)張開量(mm)182.000.0060.0384239.500.0020.0142104.500.0050.0335307.000.0020.0103172.00-0.005-0.030614.50-0.005-0.0303、慣用修正法計(jì)算與同濟(jì)曙光軟件荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較將兩種方法的計(jì)算結(jié)果畫成曲線進(jìn)行比較，結(jié)果如下圖：兩種計(jì)算方法彎

44、矩對(duì)比圖剪力結(jié)果對(duì)比圖軸力結(jié)果對(duì)比圖經(jīng)分析，兩種算法的大致趨向基本一致，各極值位置對(duì)應(yīng)也是比較符合的，但是同濟(jì)曙光軟件結(jié)構(gòu)-荷載法的計(jì)算結(jié)果明顯偏大于修正慣用法表格的計(jì)算結(jié)果?？赡苁且?yàn)檐浖?jì)算偏于保守，計(jì)算時(shí)采用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)大于表格采用的系數(shù)，所以其計(jì)算結(jié)果偏大。不過，根據(jù)兩種不同的計(jì)算結(jié)果可以精確的確定最不利位置，以便進(jìn)行配筋和驗(yàn)算。第四章、盾構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)管片配筋與裂縫計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)管片B2的配筋計(jì)算中，由于管片所受到的內(nèi)力軸力比較大、而彎矩相對(duì)較小，試算（偏心距eo與0.3ho的比較）結(jié)果發(fā)現(xiàn)其多為小偏心受壓狀態(tài)，取標(biāo)準(zhǔn)管片的內(nèi)力最不利組合（軸力最大、彎矩最大），則所得標(biāo)準(zhǔn)管片的控制截面為78

45、6;方向的內(nèi)力組合為組不利組合，此截面內(nèi)力值為：M=1.3×-41.19=-53.55KNm ，N=840.12KN ，Q=8.30KN （外側(cè)受拉）其中標(biāo)準(zhǔn)管片的截面參數(shù)（取單位長度的標(biāo)準(zhǔn)管片進(jìn)行計(jì)算）為：h=350mm ，b=1000mm ，I=3.573×10-3mm4 ，取標(biāo)準(zhǔn)管片的外側(cè)保護(hù)層厚度為：c=50mm ；取標(biāo)準(zhǔn)管片的內(nèi)側(cè)保護(hù)層厚度為：c'=35mm ，即ho=290mm 。其中標(biāo)準(zhǔn)管片所使用材料的材料參數(shù)為：C50混凝土的材料參數(shù)為：fc=2.31×104KPa ，ft=1.89×103KPa ，Ec=3.45×10

46、7KPa ;標(biāo)準(zhǔn)管片所使用HRB335主筋材料參數(shù)為：fy=fy'=3.00×105KPa ，Es=2.0×108KPa ；標(biāo)準(zhǔn)管片所使用Q235箍筋材料參數(shù)為：fy=fy'=2.10×105KPa ，Es=2.1×108KPa 。 其中，考慮到一些特殊情況荷載作用的不確定性，對(duì)于管片配筋采取對(duì)稱配筋的原則：As=As。截面的臨界狀態(tài)時(shí)相對(duì)受壓區(qū)高度為：b=11+fyEscu=11+3.00×1052.0×108×0.0033=0.6881、標(biāo)準(zhǔn)管片配筋計(jì)算： 判斷截面狀態(tài)：eo=MN=53.55840.12

47、=0.064m ，取：eo=0.020m ，則計(jì)算偏心距為：e=0.064+0.020=0.084m 按對(duì)稱配筋判斷截面受壓狀態(tài)： =N1fcbho=840.121.0×2.31×104×1×0.29=0.125<b=0.688 ，截面處于大偏心受壓狀態(tài)。故按大偏心受壓理論計(jì)算管片配筋： 此時(shí)，ho=0.125×0.29=0.036m<2as'=2×0.045=0.090m ，則可以按照公式 ：As'=Nei-h2+as'fy(h0-as')=-1.67<0 ，故按最小配筋率計(jì)算：As

48、'=0.3%×1×0.35=1.05×10-3m2=1050mm2 ，然后按As已知來求解As ：As=As'=1050mm2 綜上所述，則標(biāo)準(zhǔn)管片的配筋取：As=As'=1050mm22、由于實(shí)際計(jì)算中，發(fā)現(xiàn)管片為大偏心受壓與試算結(jié)果有一定的偏差，故需對(duì)計(jì)算結(jié)果在某些截面處進(jìn)行適當(dāng)?shù)尿?yàn)算：選取123°截面（此截面受到彎矩最小、軸力較大）進(jìn)行驗(yàn)算。其中驗(yàn)算截面內(nèi)力為：M=1.3×-0.63=-0.82KNm ，N=848.54KN ，Q=37.69KN （外側(cè)受拉）其中偏心距：eo=MN=0.82848.5=0.001m

49、 ，此截面的偏心距極小，截面幾乎處于軸壓狀態(tài)，可以按軸壓狀態(tài)驗(yàn)算該截面的受力特性：Nc=fcbh+As+As'fy'=2.31×104×1×0.35+7×10-4+7×10-4×3.0×105=8505KNN=848.54KN故截面配筋合理！標(biāo)準(zhǔn)管片的配筋?。篈s=As'=1050mm2 , 配筋為 16180 （As=As'=1206mm2>1050mm2）3、標(biāo)準(zhǔn)管片的裂縫驗(yàn)算（As=As'=1206mm2）： 管片的裂縫驗(yàn)算，取標(biāo)準(zhǔn)管片的內(nèi)力最不利組合（軸力最大、彎矩最大）

50、，則所得標(biāo)準(zhǔn)管片的控制截面為78°方向的內(nèi)力組合為組不利組合，此截面內(nèi)力值為：M=1.3×-41.19=-53.55KNm ，N=840.12KN ，Q=8.30KN （外側(cè)受拉） 其中裂縫計(jì)算公式為： Wmax=acr.skEs.1.9c+0.08deqte （此處統(tǒng)一使用單位N、mm）其中：acr=2.1 ， c=50mm ， Es=2.0×105MPa te=AsAte=12060.5×1000×350=0.0134<0.01 則te=0.013sk=Mk0.87.h0.As=53.55×1060.87×290&

51、#215;1206=175.9MPa=1.1-0.65×ftkte.sk=1.1-0.65×1.890.013×175.9=0.56 deq=ni.di2ni.i.di=16216=16mm 則，管片的最大裂縫寬度為：Wmax=acr.skEs.1.9c+0.08deqte=2.1×0.56×175.92.0×105×1.9×50+0.08×160.013=0.2mm=0.2mm 即：在此配筋條件下，管片的裂縫驗(yàn)算滿足要求！ 綜上所述：標(biāo)準(zhǔn)管片B1（B2）在滿足強(qiáng)度條件以及裂縫要求（剛度條件）的條件下的配筋可以取為：16180 （As=As'=1206mm2）第五章、盾構(gòu)縱向接頭設(shè)計(jì)與張開度驗(yàn)算 盾構(gòu)管片縱向接頭的驗(yàn)算，由于對(duì)稱性可以只考慮對(duì)其半邊的三個(gè)接頭進(jìn)行一定的驗(yàn)算，其角度分別為：8° 、 73° 、138° 三個(gè)接頭的內(nèi)力就算值如下（單位：KN、m）：接頭角度內(nèi)力項(xiàng)度數(shù)弧度MNQ8.000.1438.83740.01-12.0873.001.27-41.17837.563.61138.002.4110.05852.6028.03考慮使用慣用修正法，需要對(duì)接頭的計(jì)算彎矩值進(jìn)行適當(dāng)