盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1.設(shè)計(jì)原則盾構(gòu)法隧道宜采用荷載結(jié)構(gòu)模型和地層結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，前者用于常規(guī)設(shè)計(jì)，后者用于特殊設(shè)計(jì)。管片設(shè)計(jì)時(shí)可將其視為單獨(dú)承受彎矩、軸力及剪力的線性梁來處理。按相對(duì)于橫斷面方向的設(shè)計(jì)來決定管片的斷面，根據(jù)地震及地基沉降的影響等來研究隧道縱斷面結(jié)構(gòu)的合理性。盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算1.設(shè)計(jì)原則荷載模式：淺埋與深埋、水土合算和分算。結(jié)構(gòu)模型：均質(zhì)(等剛度)圓環(huán)模型在飽和含水軟土地層中，主要由于工程上的防水要求，對(duì)由裝配式襯砌組成的襯砌圓環(huán)，其接縫必須具有一定的剛度，以減小接縫變形量。由于相鄰環(huán)間接錯(cuò)縫拼裝，并設(shè)置一定數(shù)量的縱向螺栓或在環(huán)縫上設(shè)有凹凸榫槽，使縱縫剛度有了一定的提高。因此，圓環(huán)可近似地認(rèn)為是一均質(zhì)等剛度圓環(huán)。1.設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)模型：(2)

多鉸圓環(huán)結(jié)構(gòu)模型該原理在于圓環(huán)多鉸襯砌環(huán)在主和被動(dòng)土壓作用下產(chǎn)生變形，圓環(huán)由一不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，圓環(huán)變形過程中，鉸不發(fā)生突變。計(jì)算假定：1)適用于圓形結(jié)構(gòu)。2)襯砌環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，管片或砌塊視作剛體處理。3)襯砌環(huán)外圍土抗力按均勻分布，土抗力的計(jì)算滿足對(duì)砌環(huán)穩(wěn)定性的要求，

土抗力作用方向全部朝向圓心。4)計(jì)算中不計(jì)及圓環(huán)與土壤介質(zhì)間的摩擦力。5)土抗力和變形間關(guān)系按溫克爾公式計(jì)算。盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算1.設(shè)計(jì)原則結(jié)構(gòu)模型：在不穩(wěn)定地層中，多鉸圓環(huán)結(jié)構(gòu)(鉸的數(shù)量大于3個(gè))處于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)圓環(huán)外圍土層給圓環(huán)結(jié)構(gòu)提供了附加約束，使得隨著多鉸圓環(huán)的變形而提供了相應(yīng)的地層抗力，于是多鉸圓環(huán)就處于穩(wěn)定狀態(tài)。在穩(wěn)定地層中，襯砌環(huán)按多鉸圓環(huán)計(jì)算是十分經(jīng)濟(jì)合理的。對(duì)圓環(huán)變形量要有一定的限制，并對(duì)施工要求提出必要的技術(shù)措施。盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算2.管片內(nèi)力計(jì)算(1)均質(zhì)圓環(huán)模型按普通圓形結(jié)構(gòu)計(jì)算，不同的是因?yàn)橐r砌圓環(huán)是由數(shù)塊管片拼裝而成的，它的剛度不如整體澆筑的圓環(huán)，應(yīng)予以折減。鋼筋混凝土管片為0.7，復(fù)合管片為0.8，鑄鐵管片的剛度折減率可取為0.9。盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算2.管片內(nèi)力計(jì)算(1)多鉸圓環(huán)模型將接頭視為鉸連接，其抗彎剛度為0。這類模型比較適合于無螺栓連接的由砌塊組成的襯砌環(huán)。在使用曲梁或直梁?jiǎn)卧M管片的同時(shí)，也具體考慮接頭位置和接頭剛度的一種計(jì)算模型

。盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算3.管片配筋計(jì)算由圓環(huán)計(jì)算出的內(nèi)力，判斷出最不利截面(偏心最大處一般為最不利)，然后用這一截面上的內(nèi)力按極限狀態(tài)法進(jìn)行矩形截面對(duì)稱雙筋結(jié)構(gòu)配筋。由于管片基本上都是錯(cuò)縫拼裝，各種管片的位置是不固定的，因而所有管片的配筋都應(yīng)該按最不利截面的內(nèi)力進(jìn)行，即各管片的配筋相同。3.管片配筋計(jì)算1

2

00側(cè)向配筋圖3001

6

*

150橫向鋼筋圖300標(biāo)準(zhǔn)塊鋼筋1:

25平面鋼筋圖212

8盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算4.螺栓接頭的計(jì)算視螺栓為鋼筋，按矩形截面單筋偏心受壓構(gòu)件設(shè)計(jì)螺栓的直徑和個(gè)數(shù)，仍然應(yīng)取最不利截面的內(nèi)力計(jì)算。T允

Ag

R拉TN①螺栓強(qiáng)度條件設(shè)T允為螺栓的設(shè)計(jì)允許拉力，T為螺栓實(shí)際承受的拉力，

Ag為螺栓鋼筋的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度，

R拉為螺栓鋼筋截面積，則有：oheb盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盾構(gòu)管片襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算4.螺螺栓接接頭的的計(jì)算①螺栓強(qiáng)強(qiáng)度條條件取管片片內(nèi)緣緣合力力矩為為0的的靜力力平衡衡條件件，(7-6)式中：：e——軸力偏偏心距距；b——螺栓至至管片片軸線線的距距離。0即Μ0有：TN(h2e)h2b由T允T，得gAT2N(h2e)R(h2b)R拉拉盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算TNoheb3.螺栓接接頭的的計(jì)算②接縫張張開量量條件鋼筋的的配置置應(yīng)滿滿足接接縫張張開量條件件，否否則張開量量過大大，會(huì)會(huì)導(dǎo)致橡膠止止水帶帶松弛弛、不不密實(shí)實(shí)而失失效。設(shè)δ為為接縫縫張開開量，，由相相似比比，有有：(7-7)LhTLhh1AgEh1在實(shí)際際管片片組合合結(jié)構(gòu)構(gòu)中，，應(yīng)有δδ≤3mm，如不滿滿足，，則應(yīng)應(yīng)加大大螺栓栓截面面積，重新檢檢驗(yàn)。盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算δhh3ΔL圖7-25管片接接縫張張開量量計(jì)算算圖式5.千斤頂頂頂力力作用用的安安全度度驗(yàn)算這屬于于施工工荷載載的范范疇，，當(dāng)使使用平板形形管片片時(shí)，管管片能能滿足足千斤頂頂力力的要要求，，一般不不必驗(yàn)驗(yàn)算。但箱形管管片需需驗(yàn)算算管片片的局局部應(yīng)應(yīng)力?？杉偌俣ㄏ湎湫喂芄芷牡拿恳灰桓?兩空腔腔之間間為肋肋)作用一一只千千斤頂頂，檢檢算管管片在在千斤斤頂壓壓力作作用下下是否滿足強(qiáng)強(qiáng)度要要求。頂推力力按千千斤頂頂實(shí)際際標(biāo)定定推力力取值值(如無資資料時(shí)時(shí)，單只千千斤頂頂?shù)耐屏扇∪?000kN～～2000kN)盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)盾構(gòu)管管片襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)計(jì)算6.抗浮驗(yàn)驗(yàn)算在地下下水的的作用用下，，盾構(gòu)構(gòu)需考考慮抗抗浮，，否則則在推推進(jìn)時(shí)時(shí)由于于浮力力的作用，，盾構(gòu)會(huì)會(huì)發(fā)生生“上上飄””。驗(yàn)算能能否抗抗浮的的方法法是：：取1m環(huán)環(huán)段隧隧道襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)，，視其其為封封閉體體，則浮力力：即：浮浮力