DB21-T 3165-2019鋼筋鋼纖維混凝土預制管片技術規(guī)程

遼寧省地方標準

DB21/T3165-2019

備案號J14783-2019

鋼筋鋼纖維混凝土預制管片技術規(guī)程

Technicalspecificationforprecaststeelfiber

reinforcedconcretesegments

（備案稿）

前言

根據(jù)《遼寧省質量技術監(jiān)督局關于下達2017年第一批遼寧省

地方標準制修訂項目計劃的通知》遼質監(jiān)發(fā)[2017]62號的要求，

規(guī)程編制組經廣泛調查研究，認真總結實踐經驗，參考有關國際

標準和國外先進標準，并在廣泛征求意見的基礎上，制定（修訂）

本標準規(guī)程。

本規(guī)程的主要技術內容是：鋼筋鋼纖維預制管片的設計、制

造與施工等一系列規(guī)定。

本規(guī)程共分9章，包括：總則、術語和符號、基本設計規(guī)定、

材料、結構計算、承載能力計算、構造規(guī)定、施工階段承載力驗

算、管片制造與施工

本規(guī)程發(fā)布實施后，任何單位和個人如有意見或建議均可通

過來電來函反饋，我們會認真答復，并認真處理，根據(jù)實際情況

依法進行評估及復審。

歸口管理部門遼寧省城鄉(xiāng)和住房建設廳，通信地址：遼寧省

沈陽市和平區(qū)太原北街2號，聯(lián)系電話/p>

主編單位：沈陽地鐵集團有限公司，通信地址：沈陽市沈河

區(qū)東濱河路28-3，聯(lián)系電話/p>

本規(guī)程主編單位：沈陽地鐵集團有限公司

本規(guī)程參編單位：西南交通大學

北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司

中國鐵路設計集團有限公司

遼寧省交通規(guī)劃設計院有限責任公司

中鐵第六勘察設計院集團有限公司

2

目次

1總則........................................1

2術語和符號.......................................2

2.1術語................................................2

2.2符號................................................3

3基本設計規(guī)定..........................................6

3.1一般規(guī)定............................................6

3.2承載能力極限狀態(tài)計算................................7

3.3正常使用極限狀態(tài)驗算...............................10

4材料.................................................12

4.1鋼纖維.............................................12

4.2鋼纖維混凝土.......................................13

5結構分析.............................................15

5.1基本規(guī)定...........................................15

5.2荷載作用...........................................15

5.3管片橫向內力計算...................................16

5.4管片變形計算.......................................18

5.5管片接頭螺栓強度計算...............................19

6概率極限狀態(tài)設計....................................20

6.1一般規(guī)定...........................................20

6.2承載能力極限狀態(tài)計算...............................20

6.3正常使用極限狀態(tài)驗算...............................26

4

7構造規(guī)定.............................................28

7.1一般規(guī)定..........................................28

7.2管片構造..........................................29

8施工階段承載力驗算...................................31

8.1一般規(guī)定..........................................31

8.2臨時荷載承載力驗算.................................32

8.3盾構頂推力計算.....................................36

9管片制造與施工.......................................42

9.1一般規(guī)定..........................................42

9.2配合比設計及拌合物.................................42

9.3材料投放和攪拌.....................................43

9.4澆筑、振搗及養(yǎng)護...................................43

9.5彈性密封墊與緩沖墊的粘貼...........................44

9.6管片施工..........................................44

9.7檢驗和驗收.........................................45

附錄A殘余抗彎拉強度測試方法（切口梁法）...............49

附錄B鋼纖維混凝土盾構管片設計不同極限狀態(tài)抗拉強度.....58

附錄C預制管片承載力檢驗試驗方法標準...................62

本規(guī)范用詞說明.........................................68

引用標準名錄...........................................69

附：條文說明...........................................71

5

1總則

1.0.1為在鋼筋鋼纖維混凝土的管片設計和施工中貫徹執(zhí)行國

家的技術經濟政策，做到安全可靠、經濟適用、技術先進、保證

質量，制定本規(guī)程。

1.0.2本規(guī)程主要依據(jù)國家標準《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》

GB50153、《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010和《盾構法隧道施工

及驗收規(guī)范》GB50446等標準的原則制定。

1.0.3本規(guī)程適用于配置受力鋼筋的鋼纖維混凝土預制管片的設

計、制造與施工。

1.0.4鋼筋鋼纖維混凝土管片的設計和施工除應遵守本規(guī)程外，

尚應符合所屬行業(yè)相關國家標準和行業(yè)標準的規(guī)定。

1

2術語和符號

2.1術語

2.1.1鋼纖維steelfiber

用鋼質材料經加工制作的短纖維。

2.1.2鋼纖維混凝土steelfiberreinforcedconcrete

摻加適量、均勻分布的鋼纖維作為增強材料的混凝土。

2.1.3鋼筋鋼纖維混凝土預制管片precaststeelfiberreinforced

concretesegmentwithrebars

配有受力鋼筋的鋼纖維混凝土預制管片（本文中簡稱為鋼筋

鋼纖維管片）。

2.1.4鋼纖維等效直徑equivalentdiameterofsteelfiber

異形、非圓形截面的鋼纖維按等面積原則折算為圓形截面后

的計算直徑。

2.1.5鋼纖維長度lengthofsteelfiber

鋼纖維外端部之間的距離。

2.1.6鋼纖維延展長度developedlengthofsteelfiber

異型鋼纖維在保持橫截面尺寸不變的條件下，展直后的長度。

2.1.7鋼纖維長徑比aspectratioofsteelfiber

鋼纖維的長度與直徑或等效直徑的比值。

2.1.8纖維體積摻量fractionoffiberbyvolume

2

單位體積纖維混凝土中所含纖維的質量。

2.1.9預切口張開位移（CMOD）crackmouthopening

displacement

長方體三點彎曲試件受中心荷載F，由傳感器測得試件下端預

切口處張開的水平位移值，簡稱CMOD。

2.1.10極限彎拉強度limitofproportionality

長方體三點彎曲試件發(fā)生CMOD在0～0.05mm范圍內最大荷

載FL對應的試件切口頂端應力，也稱極限拉應力。

2.1.11殘余彎拉強度residualflexuraltensilestrength

長方體三點彎曲試件受中心荷載Fj，對應于試件切口頂端張

開的水平位移值CMODj（CMODj>CMODFL，j=1，2，3，4表示

不同的CMOD位置）或切口處豎向位移δj（此處δj>δFL）的切口

處截面頂端拉應力。

2.1.12鋼纖維混凝土承載力極限狀態(tài)抗拉強度steelfiber

reinforcedconcretetensilestrengthofULS

鋼纖維混凝土達到承載力極限狀態(tài)規(guī)定的應變時，截面受拉

區(qū)的拉應力。

2.1.13鋼纖維混凝土正常使用極限狀態(tài)抗拉強度steelfiber

reinforcedconcretetensilestrengthofSLS

鋼纖維混凝土達到正常使用極限狀態(tài)規(guī)定的裂縫寬度時，截

面受拉區(qū)的拉應力。

2.2符號

2.2.1作用和作用效應

3

,——按基本荷載組合計算的軸向力設計值、正截面彎矩

NfuMfu

設計值；

Nfq,Mfq——按荷載準永久組合計算的軸向力設計值、正截面

彎矩設計值；

Vfcs——斜截面剪力設計值；

V——鋼纖維混凝土受剪承載力設計值；

fc

Vs——箍筋受剪承載力設計值；

Vc——混凝土受剪承載力設計值；

V——鋼纖維混凝土受剪承載力設計值；

f

F——鋼纖維混凝土局部受壓承載力；

flu

F——混凝土局部受壓承載力；

lu

F——鋼筋鋼纖維混凝土板局部受沖切承載力；

fpu

F——鋼筋混凝土板受沖切承載力；

pu

w——按荷載準永久組合并考慮長期作用影響計算的

fmax

鋼筋鋼纖維混凝土管片最大裂縫寬度；

wmax——按荷載準永久組合并考慮長期作用影響計算的

鋼筋混凝土管片最大裂縫寬度；

sk——縱向受拉鋼筋應力或等效應力。

2.2.2材料性能

、——鋼纖維混凝土軸心抗壓強度標準值、設計值；

ffckffc

f

ck、fc——混凝土軸心抗壓強度標準值、設計值；

4

fftk、fft——鋼纖維混凝土抗拉強度標準值、設計值；

ftk、ft——混凝土抗拉強度的標準值、設計值；

fftm——鋼纖維混凝土極限彎拉強度設計值；

fftuk、fftu——鋼纖維混凝土構件達到承載能力極限狀態(tài)時抗

拉強度標準值、設計值；

fftsk、ffts——鋼纖維混凝土構件達到正常使用極限狀態(tài)時抗

拉強度標準值、設計值。

2.2.3幾何參數(shù)

lf——鋼纖維長度；

df——鋼纖維直徑或等效直徑。

5

3基本設計規(guī)定

3.1一般規(guī)定

3.1.1鋼筋鋼纖維管片設計應包括下列內容：

1結構方案設計，包括管片選型、分塊及拼裝方式；

2作用及作用效應分析；

3管片結構的極限狀態(tài)設計；

4管片接頭構造及連接方式；

5耐久性設計；

6管片預制及施工的要求；

7滿足特殊要求結構的專門性能設計。

3.1.2鋼筋鋼纖維管片的設計使用年限應為100年。

3.1.3鋼筋鋼纖維管片設計應符合下列基本假定：

1加載前后結構構件截面應變分布保持為平面；

2鋼筋應變應與周圍混凝土應變相同；

3極限狀態(tài)設計時應計及鋼纖維混凝土抗拉強度；

4鋼筋的應力應變關系應符合國家標準《混凝土結構設計規(guī)

范》GB50010中的規(guī)定；

5鋼纖維混凝土的應力-應變關系應符合本規(guī)程附錄B的規(guī)定。

3.1.4鋼筋鋼纖維管片設計應采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)

法，并應對承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行計算。

6

3.1.5鋼筋鋼纖維管片應對施工各階段進行結構強度驗算。

3.1.6鋼筋鋼纖維管片的耐久性應符合國家標準《混凝土結構設計

規(guī)范》GB50010及《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB/T50476

的規(guī)定。用于四、五類環(huán)境的鋼筋鋼纖維管片應采取可靠的防

腐蝕強化措施。

3.2承載能力極限狀態(tài)計算

3.2.1對于承載能力極限狀態(tài)，應按荷載的基本組合或偶然組合計

算荷載組合的效應設計值，并應按下式進行計算：

0Sd≤Rd(3.2.1)

式中：0

——重要性系數(shù)，按《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010

的規(guī)定采用；

Sd——荷載基本組合或偶然組合的效應設計值，包

括組合的彎矩、剪力和軸力設計值等；

Rd——承載力設計值。

3.2.2鋼筋鋼纖維管片承載力設計值應采用下式計算：

(3.2.2)

式中:Rf()——以《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定為基

礎，考慮鋼纖維影響的鋼筋鋼纖維管片承載力

計算函數(shù)；

7

ffc——按本規(guī)程4.3節(jié)的方法確定的鋼纖維混凝土軸心

抗壓設計強度；

鋼筋設計強度，按《混凝土結構設計規(guī)范》

fy——

GB50010的規(guī)定采用；

——幾何參數(shù)的標準值，按《混凝土結構設計規(guī)范》

k

GB50010的規(guī)定取值；

fft——對應于正常使用極限狀態(tài)或承載能力極限狀態(tài)的

鋼纖維混凝土抗拉強度設計值，按本規(guī)程附錄B

的規(guī)定取值；

——鋼纖維方向性系數(shù)

3.2.3荷載基本組合的效應設計值Sd應按下式計算確定：

mn

SSS

dGjGjkQiLiQik

ji11(3.2.

3)

——第j個永久荷載的分項系數(shù)，按本規(guī)程表3.2.5的

式中：Gi

規(guī)定取值；

——第i個可變荷載的分項系數(shù)，按本規(guī)程表3.2.5的

Qi

規(guī)定取值；

——第i個可變荷載考慮設計使用年限的調整系數(shù)，設

Li

計使用年限100年取值1.1；

SGjk——按第j個永久荷載標準值Gjk計算的荷載效應值；

SQik——按第i個可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值；

8

m——參與組合的永久荷載數(shù)；

n——參與組合的可變荷載數(shù)。

3.2.4荷載效應偶然組合的設計值Sd應按下列公式計算確定：

m

SSSS

dGjGjkEHEHKEVEVK

地震組合：j1(3.2.4-1)

m

人防組合：SSS

dGjGjkC(3.2.

j1

4-2)

式中：、

EHEV——水平和豎向地震作用分項系數(shù),應按本標

準表3.2.7的規(guī)定取值；

SEHK、SEVK——水平和豎向地震作用效應值,應按本標準

表3.2.7的規(guī)定取值；

Sc——人防荷載作用效應值。

3.2.5永久荷載的分項系數(shù)應按下表采用。

表3.2.5永久荷載分項系數(shù)

9

適用情況

當作用效應對承載當作用效應對承載

力不利時力有利時

作用分項系數(shù)

?G1.3≤1.0

?Q1.50

3.2.6水平和豎向地震作用分項系數(shù)的確定應符合下表的規(guī)定。

表3.2.6地震作用分項系數(shù)

水平地震作用豎向地震作用分

地震作用

分項系數(shù)EH項系數(shù)EV

僅計算水平地震作用1.3—

同時計算水平與豎向地

1.30.5

震作用（水平地震為主）

同時計算水平與豎向地

0.51.3

震作用（豎向地震為主）

10

3.3正常使用極限狀態(tài)驗算

3.3.1對于正常使用極限狀態(tài)，應根據(jù)不同的設計要求，采用荷載

準永久組合，并應按下列設計表達式進行設計：

（3.3.1)

式中：S——正常使用極限狀態(tài)荷載組合的效應設計值；

C——鋼筋鋼纖維管片達到正常使用要求所規(guī)定的變形、

應力、裂縫寬度等的限值。

3.3.2荷載準永久組合的效應設計值Sd應按下列公式計算確定：

(3.3.2)

式中：qi——第i個可變作用的準永久值系數(shù)。

3.3.3鋼筋鋼纖維管片的最大計算裂縫寬度允許值應根據(jù)隧道所

處環(huán)境和防水措施確定；處于一般環(huán)境中的結構，按荷載準永久

組合并計及長期作用影響計算時，鋼筋鋼纖維混凝土管片最大計

算裂縫寬度允許值不應大于0.2mm；處于凍融環(huán)境或化學侵蝕環(huán)

境等不利條件下的結構，其最大計算裂縫寬度允許值應符合國家

標準《混凝土結構耐久性設計規(guī)范》GB/T50476的規(guī)定。

11

12

4材料

4.1鋼纖維

4.1.1鋼纖維應選用高強鋼絲切斷型鋼纖維。其摻量應滿足鋼纖

維混凝土盾構管片設計承載力要求的強度和耐久性等指標要求。

4.1.2鋼纖維長度不宜小于粗骨料最大粒徑的2.5倍，長度宜為

50mm60mm,直徑（或等效直徑）宜為0.5mm0.9mm，長徑比宜為

6080。

4.1.3鋼纖維的抗拉強度應不低于1000級，宜選用1300級及以

上的鋼纖維。

4.1.4鋼纖維的尺寸和強度質量要求應符合表4.1.4的規(guī)定。其

它的質量要求應符合行業(yè)標準《混凝土用鋼纖維》YB/T151的規(guī)定。

表4.1.4鋼纖維的尺寸及強度允許公差

特性樣本公差均值公差

長度或伸展長度lf±3mm±5%

直徑df±0.02mm±0.015mm

抗拉強度Rm，±10%±7.5%

長徑比λf±15%±7.5%

4.1.5其他原材料應符合相應規(guī)范。

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4.2鋼纖維混凝土

4.2.1鋼纖維混凝土的強度等級應按立方體抗壓強度標準值確定。

立方體抗壓強度標準值應符合國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》

GB50010的規(guī)定，按同強度等級混凝土標準值選用。用于鋼纖維

混凝土管片的混凝土基體強度等級不應低于C50。

4.2.2鋼纖維混凝土的受壓和受拉彈性模量、剪切模量、泊松比、

線膨脹系數(shù)等，應符合國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010

的規(guī)定，按同強度等級混凝土規(guī)定值選用。

4.2.3鋼纖維混凝土的軸心抗壓強度和軸心抗拉強度取值應符合

國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定，按同強度等級

混凝土規(guī)定值選用。

4.2.4鋼纖維混凝土管片不同承載能力極限狀態(tài)抗拉強度值的確

定應符合以下規(guī)定。

1殘余抗拉強度應通過試驗確定，試驗方法應符合本規(guī)程附

錄A的規(guī)定。

2當無試驗數(shù)據(jù)時可在表4.2.4給出的范圍內取值，且應滿

足本節(jié)4.2.5條的規(guī)定。

表4.2.4鋼纖維混凝土殘余彎拉強度標準值（N/mm2）

強度鋼纖維混凝土殘余彎拉強度標準值

fR1k2.102.402.703.003.303.603.904.204.504.805.10

fR3k2.102.402.703.003.303.603.904.204.504.805.10

表中：——CMOD為0.5mm時殘余彎拉強度標準值，用本規(guī)程

附錄A的試驗方法獲得;

14

——CMOD為2.5mm時殘余彎拉強度標準值，用本規(guī)程

附錄A的試驗方法獲得；

3承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)抗拉強度標準值和

設計值應按本規(guī)程附錄B的規(guī)定計算。

4.2.5用于鋼筋鋼纖維混凝土管片的鋼纖維混凝土殘余彎拉強度

應滿足以下要求。

(4.2.5-1)

(4.2.5-2)

式中：——鋼纖維混凝土極限彎拉強度標準值，用本規(guī)程附

錄A的試驗方法獲得。

4.2.6鋼纖維混凝土配合比試配應采用工程實際使用的原材料，

進行鋼纖維混凝土拌合物性能、力學性能和耐久性試驗。

4.2.7鋼纖維混凝土拌合物應具有良好的工作性，不得離析、泌

水和鋼纖維結團，并滿足設計和生產要求。拌合物性能的試驗方

法應符合國家標準《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》

GB/T50080的規(guī)定。

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5結構分析

5.1基本規(guī)定

5.1.1盾構隧道結構的計算模型應根據(jù)地層情況、襯砌構造特點

及施工工藝等確定，宜考慮襯砌與地層相互作用及裝配式管片襯

砌接頭的影響。

5.1.2鋼筋混凝土管片應進行承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用

極限狀態(tài)檢算，最大裂縫寬度應符合本規(guī)程第3.3.3條的規(guī)定。

偶然荷載組合計算時可不驗算裂縫寬度。

5.1.3當結構上部存在不對稱荷載時，應按上部荷載分布情況計

算豎向荷載。

5.1.4隧道設計應按施工期間和正常使用期間可能出現(xiàn)的最高水

位和最小覆蓋層厚度進行抗浮穩(wěn)定驗算，按可能出現(xiàn)的最低水位

和最大覆蓋層厚度計算荷載基本組合的效應設計值。

5.2荷載作用

5.2.1盾構隧道的設計荷載應符合國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》

GB50009、《地鐵設計規(guī)范》GB50157或相關行業(yè)技術規(guī)范等的規(guī)

定。

5.2.2隧道地震荷載應按國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規(guī)

范》GB50909或相關行業(yè)技術規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。

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5.2.3人防荷載應按國家標準《人民防空工程設計規(guī)范》GB50225

及行業(yè)標準《軌道交通工程人民防空設計規(guī)范》REJ02的規(guī)定計

算確定。

5.3管片橫向內力計算

5.3.1隧道橫向內力計算應分別選取隧道頂覆土最厚（?。?、水壓

力最大（小）、存在超載或偏壓、隧道穿越地層條件突變處等位置

進行。

5.3.2管片襯砌與地層間的相互作用計算應符合下列規(guī)定：

1管片襯砌與地層間的相互作用宜采用假定抗力法或地基彈

簧法進行模擬；

2采用假定抗力法時，管片襯砌與地層間的相互作用應假定

為位于隧道兩側的三角形分布的地層抗力；

3采用地基彈簧法時，管片襯砌與地層間的相互作用應采用

受壓地基彈簧模擬，地基彈簧剛度應根據(jù)地質勘察資料取值。

5.3.3隧道管片橫向內力計算模型可采用勻質圓環(huán)模型、梁‐彈

簧模型等。

5.3.4當采用基于勻質圓環(huán)模型的修正慣用法進行管片襯砌計算

時，應符合下列規(guī)定：

1該計算模型應適用于錯縫拼裝的管片襯砌隧道；

2管片襯砌應等效為截面剛度相同的勻質圓環(huán)；

3計算時應考慮管片接頭效應對整體剛度進行折減；

4管片的內力應計及環(huán)間接縫對內力傳遞的影響；

5襯砌環(huán)整體剛度折減系數(shù)η和接頭彎矩傳遞系數(shù)ξ可分別

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取0.5~0.8和0.2~0.4。

5.3.5當采用梁‐彈簧模型（圖5.3.5）進行管片襯砌計算時，應

符合下列規(guī)定：

1該計算模型應適用于錯縫拼裝和通縫拼裝的管片襯砌隧道；

2計算模型不應少于2個或3個彈性鉸圓環(huán)；

3襯砌環(huán)環(huán)內接頭應采用回轉彈簧模擬；

4襯砌環(huán)環(huán)間接頭應采用切向剪切彈簧和徑向剪切彈簧模擬；

5剪切彈簧和回轉彈簧的剛度應由試驗或經驗確定。

圖5.3.5梁-彈簧模型彎矩在接頭處的傳遞

5.3.6盾構隧道縱向結構計算應滿足以下規(guī)定：

1隧道縱向結構計算，應依據(jù)以下情況按需要進行。

1）覆蓋層厚度或者地層縱向有較大變化的部位；

2）穿越重要建（構）筑物或直接承受較大局部荷載；

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3）地基沿縱向產生不均勻沉降；

4）地震作用；

2盾構隧道縱向結構計算可采用以下模型：

1）梁-彈簧模型，該模型采用軸向彈簧、轉動彈簧及剪切

彈簧模擬接頭和螺栓；

2）等效剛度模型，該模型管片沿縱向視為單一的細長梁，

通過梁剛度的折減模擬接頭對管片的削弱作用；

3）三維殼體模型，該模型將管片視為橫、縱各向同性殼

體，縱向剛度折減同等效剛度模型，橫向剛度折減同勻質圓

環(huán)模型。

5.4管片變形計算

5.4.1盾構隧道襯砌結構應按荷載效應準永久組合進行變形計算。

5.4.2盾構隧道直徑變形和接縫張開量應符合表5.4.2的規(guī)定。

表5.4.2襯砌環(huán)直徑變形、接縫張開量限值

類別限值

直徑變形≤3D‰

接縫張開量3mm~4mm同時應小于彈性密封墊的允許張開量

注：D為隧道外徑，mm。

5.5管片接頭螺栓強度計算

5.5.1盾構隧道襯砌結構應進行管片接頭螺栓強度計算，包括連

19

接螺栓抗拉強度、抗剪強度等。

5.5.2管片襯砌環(huán)向螺栓強度驗算應用管片接頭處的計算彎矩和

軸力，按照矩形截面偏心受壓盾構管片的承載能力極限狀態(tài)模型

計算螺栓拉應力。

5.5.3位于7度及以上地震設防區(qū)的隧道應進行地震作用下的縱

向螺栓強度驗算；隧道抗震計算應按國家標準《城市軌道交通結

構抗震設計規(guī)范》GB50909關于縱向抗震計算的規(guī)定執(zhí)行。

20

6概率極限狀態(tài)設計

6.1一般規(guī)定

6.1.1鋼筋鋼纖維管片基本設計規(guī)定應符合本規(guī)程第3章的規(guī)定。

6.1.2鋼筋鋼纖維管片承載能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀

態(tài)驗算除應符合本章的規(guī)定外，尚應符合國家標準《混凝土結構

設計規(guī)范》GB50010和《地鐵設計規(guī)范》GB50157的規(guī)定。

6.2承載能力極限狀態(tài)計算

Ⅰ正截面承載力計算

6.2.1軸心受壓和小偏心受壓管片承載能力極限狀態(tài)的計算應按

國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定進行計算。

6.2.2大偏心受壓管片正截面受彎承載能力極限狀態(tài)的計算應符

合下列規(guī)定（圖6.2.2）。

圖6.2.2矩形截面大偏心受壓構件正截面計算簡圖

1正截面承載力計算應考慮鋼纖維混凝土抗拉作用，受拉區(qū)

21

應力分布狀態(tài)可簡化為等效矩形，受拉區(qū)高度按下式計算。

x

xh

t（6.2.2-1）

1

式中——受拉區(qū)等效矩形應力圖形高度（mm）；

h——構件截面高度（mm）；

x——受壓區(qū)等效矩形應力圖形的高度（mm），將式（6.2.2-

1）帶入式（6.2.2-2）計算；

1——系數(shù)，按《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定

取值。

2極限狀態(tài)承載能力按下列公式計算：

Nfu1ffcbx+fyAsfyAsfftubxt（6.2.2-2）

hxx

N(ea)fA(ha)fbx(hta)fbx(a)（6.2.2-3）

fui2sys0sftut2s1fc2s

eie0ea（6.2.2-4）

——鋼纖維混凝土盾構管片基本荷載組合軸向壓力設計值（N）；

式中：Nfu

——受拉區(qū)鋼纖維混凝土抗拉強度，按本規(guī)程附錄B的方

fftu

法計算（MPa）；

——鋼纖維混凝土軸心抗壓強度，按《混凝土結構設計規(guī)范》

GB50010的規(guī)定取同級混凝土軸心抗壓強度（MPa）；

、——普通縱向鋼筋抗拉、抗壓強度設計值（MPa），按《混凝土

fyfy

結構的設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定取值；

——普通縱向受拉、受壓鋼筋截面面積（mm2）；

As、As

——受壓區(qū)縱向鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離（）；

asmm

22

——截面有效高度，按《混凝土結構的設計規(guī)范》

h0GB50010

的規(guī)定取值（mm）；

b——盾構管片截面寬度（mm）；

——受壓區(qū)混凝土等效應力值的影響系數(shù)，應符合《混凝土

1

結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)定；

——初始偏心距（）；

eimm

e0——軸向力作用點至截面重心的距離，e0MfuNfu（mm）；

M——鋼纖維混凝土盾構管片基本荷載組合彎矩設計值（N-mm）；

fu

——附加偏心距，按《混凝土結構設計規(guī)范》的規(guī)定

eaGB50010

取值（mm）。

3當受壓區(qū)高度'時，采用下式計算：

xa2s

（）

Nfu1ffcbxsAsfysAfftutbx6.2.2-5

hxx

N(ea)fA(ha)fbx(hta)+fbx(a')（6.2.2-6）

fui2sys0sftut2s1fcs2

式中——受壓區(qū)鋼筋應力（MPa），按下式計算：

s

a

1s

ssEcu1（6.2.2-7）

x

4混凝土受壓區(qū)外邊緣應變fc不應大于混凝土極限壓應變

cu，按下式計算：

hxt

fcftucu（6.2.2-8）

xt

式中：cu——混凝土極限壓應變，按《混凝土結構設計規(guī)范》

23

GB50010的規(guī)定取值；

ftu——鋼纖維混凝土承載能力極限狀態(tài)的拉應變，按規(guī)程

附錄B的規(guī)定取值。

Ⅱ斜截面載力計算

6.2.3鋼筋鋼纖維混凝土盾構管片受剪截面限制條件應符合下式

規(guī)定。

Vfcs0.25cffcbh0（6.2.3）

式中：c——混凝土強度影響系數(shù)，當混凝土強度等級不超過C50

時，取1.0，當混凝土強度等級為C80時，取

0.8；其間線性內插法確定。

6.2.4不配置箍筋和彎起鋼筋其斜截面的剪力設計值應符合下式

規(guī)定：

VfcsVcVf（6.2.4）

此時僅需按構造配置箍筋。

6.2.5當配置箍筋時，斜截面受剪承載力設計值應符合以下規(guī)定：

VVV0.07N（6.2.5-1）

fcsfcsvfu

1鋼纖維混凝土受剪承載力設計值V按下式計算：

fc

VfcVcVf（6.2.5-2）

Vf0.7KGfdbh（6.2.5-3）

Vc0.7hftbh0(6.2.5-4)

24

式中：

Vfcs——鋼纖維混凝土盾構管片斜截面承載力設計值（N）；

Vfc——鋼纖維混凝土受剪承載力設計值（N）；

Vsv——與箍筋有關的受剪承載力設計值，按式（6.2.5-5）

的規(guī)定計算（N）；

Vf——考慮鋼纖維對混凝土增強作用的受剪承載力設計值

（N）；

Vc——不考慮鋼纖維對抗拉強度的影響，混凝土受剪承載

力設計值（N）；

K

G——盾構管片尺寸對鋼纖維離散性影響系數(shù)，取1.0；

h——截面高度影響系數(shù)，，當h0小于800mm

時取800mm；當h0大于2000mm時取2000mm；

——混凝土軸心抗拉強度設計值（MPa）；

——鋼纖維混凝土設計抗剪強度（MPa），按下式計

fd

算：fd0.12fR3k;

f——對應切口位移時鋼纖維混凝土殘余彎拉強度

R3k2.5mm

標準值（MPa），按本規(guī)程附錄A的規(guī)定計算；

——與剪力設計值相對應的基本荷載組合計算的軸向壓

力設計值（N）；當Nfu大于0.3ffcbh時，取0.3ffcbh。

2箍筋作用截面增加的受剪承載力設計值按下式計算：

A

Vsvfh（6.2.5-5）

svsyv0

25

式中：fyv——箍筋的抗拉強度設計值（MPa），按《混凝土結構

設

計規(guī)范》GB50010的規(guī)定取值；

2

Asv——配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面積（mm）。

Ⅲ局部受壓承載力計算

6.2.6配置間接鋼筋的鋼纖維混凝土盾構管片，其間接鋼筋的配

置范圍和構造要求應符合國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB

50010的規(guī)定。其局部受壓承載力設計值應按有關規(guī)范規(guī)定的公式

計算，計算時公式中的fc應取同強度等級普通混凝土抗壓強度設

計值。

6.2.7配置間接鋼筋的鋼纖維混凝土盾構管片，其局部受壓區(qū)的

截面尺寸應符合國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010的規(guī)

定計算。計算時公式中fc應取同強度等級普通混凝土軸心抗壓強

度設計值。

6.3正常使用極限狀態(tài)驗算

6.3.1鋼筋鋼纖維混凝土盾構管片正常使用極限狀態(tài)的裂縫控制

及鋼筋應力，應依據(jù)鋼纖維混凝土強度等級根據(jù)《混凝土結構設

計規(guī)范》GB50010的規(guī)定按普通鋼筋混凝土盾構管片計算，并考

慮鋼纖維的影響對計算結果予以修正。

6.3.2鋼筋鋼纖維混凝土盾構管片最大裂縫寬度應按下式計算：

2

（）

fmaxmax1f6.3.2-1

26

d

seq（6.3.2-2）

maxcr(1.9cs0.08)

Este

min(ff,)

ftskftuk（6.3.2-3）

ff

ftk

式中：——按荷載準永久組合并考慮長期作用影響計算的

fmax

鋼筋鋼纖維混凝土管片最大裂縫寬度（mm）；

max——不考慮鋼纖維的影響，按《混凝土結構設計規(guī)

范》

GB50010規(guī)定計算的按荷載效應準永久組合并

考慮長期荷載影響的管片最大裂縫寬度（mm）；

——鋼纖維對混凝土裂縫寬度的影響系數(shù)；

f

fftsk——鋼纖維混凝土正常使用極限狀態(tài)抗拉標準強度

（MPa），按本規(guī)程附錄B的規(guī)定計算；

——鋼纖維混凝土承載能力極限狀態(tài)抗拉標準強度

（MPa），按本規(guī)程附錄B的規(guī)定計算；

fftk——鋼纖維混凝土軸心抗拉標準強度（MPa），按同

級混凝土軸心抗拉標準強度取值；

σs——按荷載準永久組合計算的鋼筋混凝土管片縱向

受拉普通鋼筋應力，按《混凝土結構設計規(guī)

范》GB50010的規(guī)定計算。

其余各符號及其各參數(shù)的計算方法應符合《混凝土結構設計

規(guī)范》GB50010規(guī)定。

27

7構造規(guī)定

7.1一般規(guī)定

7.1.1鋼筋鋼纖維管片的構造規(guī)定滿足本章的規(guī)定外，尚應符合

國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010和《地鐵設計規(guī)范》

GB50157的規(guī)定。

7.1.2鋼筋鋼纖維管片襯砌分塊及管片尺寸應滿足管片制作、吊

裝、運輸以及施工的安全和方便。

7.1.3鋼筋鋼纖維管片襯砌應設計為具有一定剛度的柔性結構，

同時應限制其在荷載作用下的變形滿足受力和防水要求。

7.1.4鋼筋鋼纖維管片接頭設計應滿足受力、防水和耐久性要求。

7.1.5鋼筋鋼纖維管片構造應根據(jù)隧道類型、受力條件、盾構機

設備等要求，以及考慮經濟性、可靠性、耐久性和便于制造、運

輸、安裝等條件確定。

7.1.6鋼筋鋼纖維管片分塊方式應根據(jù)管片制作、運輸、盾構推進

千斤頂布置、拼裝方式、結構受力與變形、防水要求等因素綜合

確定。

7.1.7鋼筋鋼纖維管片寬度應根據(jù)隧道最小曲線半徑、隧道直徑、

管片制作、運輸、管片拼裝工藝以及盾構千斤頂行程等因素綜合

確定。

28

7.2管片構造

7.2.1鋼筋鋼纖維管片厚度應根據(jù)隧道直徑、埋深、工程地質及水

文地質條件、施工階段和使用階段的荷載等經計算后確定，管片

厚度宜符合表7.2.1的規(guī)定且最小厚度不宜小于250mm。

表7.2.1常用鋼筋鋼纖維管片厚度值

管片外徑D（m）2≤D<55≤D<8D≥8

管片厚度h（m）（0.06~0.1）D（0.05~0.06）D（0.04~0.05）D

7.2.2鋼筋鋼纖維管片接縫構造應滿足受力、拼裝定位、防水的要

求，其尺寸和角度應有利于減少局部應力集中，以及管片制造、

運輸、拼裝過程中的碰撞破損，并應符合下列規(guī)定：

1管片邊緣應做5mm×5mm的倒角；

2管片邊緣應設置高度不小于2mm，寬度不小于20mm的接縫

面退縮，正常拼裝時管片之間接縫面退縮部分不得互相接觸；

3管片接縫內側邊緣處應預留嵌縫槽，其深寬比不應小于2.5，

槽寬不宜小于10mm，槽深不宜小于25mm。嵌縫槽斷面可選擇圖

7.2.2所示的構造形式。

圖7.2.2鋼筋鋼纖維管片嵌縫槽斷面構造形式

29

4管片環(huán)縫應設置緩沖襯墊。

7.2.3鋼筋鋼纖維管片環(huán)縫凹凸榫槽設計應符合下列規(guī)定：

1凹凸榫槽宜設置于管片厚度方向的中部，其尺寸擬定時應

不影響管片外側的防水密封墊槽和內側的嵌縫槽設置；

2凹凸榫槽應進行盾構千斤頂作用下的混凝土局部受壓承載

能力驗算。

7.2.4鋼筋鋼纖維管片接頭構造應符合下列規(guī)定：

1縱向接頭構造應根據(jù)隧道縱向變形要求、接頭張開量限值、

盾構千斤頂受力等要求采用平板型、凹凸榫槽型等形式；

2隧道所處地層以深厚軟土地層為主時，管片接頭環(huán)面構造

宜采用凹凸榫槽形式；

3管片環(huán)向接頭可采用平板型式，也可采用定位棒型式進行

輔助拼裝定位。

7.2.5鋼筋鋼纖維管片中，鋼纖維的最低摻量不應低于20kg/m3。

30

8施工階段承載力驗算

8.1一般規(guī)定

8.1.1鋼筋鋼纖維管片在脫模、翻轉、堆放、運輸、吊裝等短暫狀

態(tài)下應進行施工承載力驗算。

8.1.2鋼筋鋼纖維管片承載力驗算采用的荷載系數(shù)，應符合以下

規(guī)定：

1應將盾構管片自重標準值乘以動力系數(shù)后作為等效靜力荷

載標準值。

2管片各施工階段的荷載系數(shù)應符合本章8.2節(jié)和8.3節(jié)的

規(guī)定。

8.1.3鋼筋鋼纖維管片脫模及初期堆放階段時的立方體抗壓標準

強度不應低于20MPa。在運輸和吊裝階段的強度宜取7天齡期時的

抗壓強度設計值fc。

8.1.4鋼筋鋼纖維管片各施工階段產生的附加彎矩應滿足下式

的規(guī)定：

＞Md（8.1.4）

式中:——按8.2.5條規(guī)定計算的管片橫截面設計抗彎承載力

（N·mm）；

31

Md——按表