內(nèi)力圖-地鐵盾構(gòu)計(jì)算書

1、最新資料推薦1 設(shè)計(jì)荷載計(jì)算1.1 結(jié)構(gòu)尺寸及地層示意圖2q=20kN/m00588KL1L27373B1B2138138D3505500350620000510001005300834546108215292人工填土kN/m3褐黃色粘土kN/m3灰色砂質(zhì)粉土kN/m3灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土3kN/m灰色淤泥質(zhì)粘土kN/m 3c=12. kPa圖 1-1 結(jié)構(gòu)尺寸及地層示意圖如圖，按照要求，對(duì)灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土上層厚度進(jìn)行調(diào)整：h灰 1350 + 849 * 5043800 mm。按照課程設(shè)計(jì)題目，以下只進(jìn)行基本使用階段的荷載計(jì)算。1.2 隧道外圍荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（ 1） 自重gh25 0.358.

2、75kN / m 2（ 2）豎向土壓若按一般公式：n1.0 9.1 1.0 8.7 3.5 48.8 8 446.95 KN / m 2qi hi180.5 8由于i 1h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8mD=6.55m，屬深埋隧道。應(yīng)按照太沙基公式或普氏公式計(jì)算豎向土壓：a 太沙基公式：1最新資料推薦B0 (c / B0 )( htan)( htan)p11 e B0 q e B0tan其中： B0Rc / tan(22.50/ 4)3.1/ tan(22.507.7 0 / 4)6.83m（加權(quán)平均值8.9 01.6457.204.2057.70 ）5.856.83(812.2

3、 / 6.83)(48. 8 tan 8.9)(48.8 tan 8.9)2則：p111e6.8320e6.83189.02 KN / mtan 8.9b 普氏公式： p122B0287.92269.73KN / m23tan3tan 8.90取豎向土壓為太沙基公式計(jì)算值，即：pe1189.02KN / m2。（ 3） 拱背土壓G2(1) Rc22(1)2.92527.628.72kN / m44。其中：1.6458.01.287.17.6KN / m3。1.6451.28（ 4） 側(cè)向主動(dòng)土壓q e( pe1h)tan 2 ( 450)2c tan(4502)2其中： pe1189.02KN

4、 / m2，81.6457.14.2057.4KN / m 35.858.901.6457.204.2057.705.8512.21.64512.14.20512.1kPac5.85則： q e1189.02tan 2 ( 4507.70)212.1tan(4507.7 0)121.00KN / m222q e2(189.027.45.85)tan207.70212.107.7 02(45)tan(45) 154.06 KN / m22（ 5） 水壓力按靜水壓考慮：a 豎向水壓： pw1=w H w1= 9.8 48.8 = 478.24 KN / m2b 側(cè)向水壓： qw1=w H w1=

5、9.8 48.8 = 478.24 KN / m 2q w2 =w H w2= 9.8 (48.85.5) = 532.14 KN / m22最新資料推薦（ 6） 側(cè)向土壤抗力襯砌圓環(huán)側(cè)向地層（彈性）壓縮量：2(p e1p w1 ) - (q e1q w1 ) - (qe2 qw2 )R c4=24(EI0.0454kR c4 )其中：襯砌圓環(huán)抗彎剛度取EI3.451071.00.35 3123265.6KNm 212襯砌圓環(huán)抗彎剛度折減系數(shù)取0.7；2(189.02478.24) - (139.19478.24) - (154.06532.14)2.9254=24(0.7123265.60.

6、0454200002.9254 )則：2261.110.61710 3 m3666008.57q r = ky = 200000.617 10-312.35KN / m2（ 7） 拱底反力PR= pe1 + g+0.2146Rc- R c w2其中： pe1189.02KN / m2g8.75kN / m21.645 8.01.287.17.6KN / m3 ，與拱背土壓1.6451.28對(duì)應(yīng)則： PR = 189.02 + 8.75 + 0.21462.9557.6 - 2.95510174.91KN / m22。（ 8） 荷載示意圖圖 1-2 圓環(huán)外圍荷載示意圖2 內(nèi)力計(jì)算3最新資料推薦2

7、.1 用荷載 - 結(jié)構(gòu)法按均質(zhì)圓環(huán)計(jì)算襯砌內(nèi)力取一米長度圓環(huán)進(jìn)行計(jì)算，其中荷載采用設(shè)計(jì)值，即考慮荷載組合系數(shù)。計(jì)算結(jié)果如下表 （已考慮荷載組合系數(shù)）：隧道圓環(huán)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果: 表 2-1垂直荷載水平荷載水平三角荷載地基抗力自重截面 / 度內(nèi)力pe1+pw1qe1+qw1qe2+qw2-q e1 -q w1qk=kg每米內(nèi)力800.71719.09104.3514.8210.500M/KNm1712.65-1538.06-93.00-15.0930.9797.470N/KN0.002103.3395.3815.33-5.122208.930Q/KN0.000.000.000.000.000.008

8、M/KNm1646.30-1478.48-90.28-14.6529.9592.848N/KN45.362062.5994.4515.18-4.472213.118Q/KN-322.78289.8813.272.134.96-12.5440.5M/KNm267.92-240.61-27.18-4.357.673.4640.5N/KN987.851216.1869.2011.6610.212295.1040.5Q/KN-1156.621038.7259.109.9519.83-29.0273M/KNm-1419.851275.1178.0714.51-25.51-77.6773N/KN2141.

9、88179.8016.722.9435.922377.2573Q/KN-654.84588.0854.689.6116.3413.8790M/KNm-1712.651538.06111.6019.18-35.28-79.0890N/KN2342.080.000.000.0048.242390.3390Q/KN0.000.0019.080.005.1224.20105.5M/KNm-1468.031318.38109.1514.09-33.74-60.16105.5N/KN2174.82150.217.263.6852.482388.45105.5Q/KN603.13-541.65-26.17-

10、13.2719.1141.15138M/KNm179.02-160.77-0.73-3.571.2415.18138N/KN1048.631161.60101.4211.3931.942354.98138Q/KN1164.63-1045.91-91.3210.2634.6772.33159M/KNm1272.75-1143.00-91.38-12.1128.2954.54159N/KN300.791833.21177.3014.3113.142338.74159Q/KN783.58-703.70-68.065.4923.6140.92180M/KNm1712.65-1538.06-130.20

11、-15.0939.5868.88180N/KN0.002103.33209.8515.335.122333.62180Q/KN0.000.000.000.000.000.00內(nèi)力（紅色線條）分布圖如下：4最新資料推薦92.84M3.46-77.67-79.08-60.1615.1854.5497.4768.88圖 2-1 彎矩分布圖（ KNm）N2213.112208.932295.102377.252390.332388.452354.982338.742333.62圖 2-2 軸力分布圖（受壓KN）5最新資料推薦0.00-12.54Q-29.0213.8724.2041.1572.33圖

12、2-3剪力分布圖（ KN）3 標(biāo)準(zhǔn)管片 (B)配筋計(jì)算3.1截面及內(nèi)力確定由上述內(nèi)力計(jì)算， 取 80 截面處內(nèi)力進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。根據(jù)修正慣用法中的 - 法，由于縱縫接頭的存在而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體剛度降低，取圓環(huán)整體剛度為：EI 0.7 3.4510 71.0 0.35 386285 .92KNm 212而管片的內(nèi)力： M s(1) M(10.3)92.84120 .69 KNmN s N 2213 .11KN;e0M s120.6957 mm3.2N s2213.11環(huán)向鋼筋計(jì)算假設(shè)為大偏心構(gòu)件。k 1.1 aa /50mm ;eke0ha1.157 17550187.7mm?。?x/采用對(duì)稱配筋：N

13、bxRW ;NebxRW (h02)Ag Rg (h0a)其中： b = 1000mm ;R W = 23.1N/mm由此： 2390.331031000x23.12/2;鋼筋選用 HRB335R g = 3 0 0 N / m m鋼，則6最新資料推薦2390.3310 3187.71000 x23.1(300x )Ag/300 (300 50)2得： (2a/100mm)(x 103.48mm)(0.55h0165mm)確為大偏心。由此算出： Ag/0/2/2）。取： AgAg0.2% 1000 300 600mm選配 4B14（ A g=615.75 mm;3.3 環(huán)向彎矩平面承載力驗(yàn)算（

14、按偏心受壓驗(yàn)算）N sN2390 .33KNiIbh33502A12bh12101mml 065065 02925) /101 32.8/ i (0Rc ) / i (0180180查混凝土結(jié)構(gòu)基本原理表4-1，得軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：0.98Ag/2 615.751231.50mm2/1231.503%1 0 0 03 5 0取 A1000350350000 mm2N cu( ARwAg/ Rg/ ) 0.98(35000023.1 1231.50 300) 8285.36 KN N滿足要求。;3.4 箍筋計(jì)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)基本原理，按照偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。V72.33KN65 02925l1

15、800剪跨比：11.1 3.0h0300故取3.0。矩形截面鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件斜截面抗剪承載力：1.75f t bh0f yvAsvh0 0.07 N cVus1其中：ft混凝土抗拉強(qiáng)度（1.89N/mm 2）fyv鋼筋抗剪承載力（HPB235 級(jí)， 210N/mm 2）Nc軸向壓力（要求0.3 f c A ）檢驗(yàn)軸壓力上限：0.3 fc A0.323.110003502425.5KNN c2390.33KN又由：7最新資料推薦Vcu1.75 1.89 1000 300 0.07 2390.33 10 3415.38KN V 72.33KN 既不需要計(jì)算配箍， 按構(gòu)造31要求即可。根據(jù)混凝

16、土結(jié)構(gòu)基本原理中所述構(gòu)造要求，選配四肢箍A8200。4 基本使用階段驗(yàn)算4.1 抗浮驗(yàn)算盾構(gòu)隧道位于含地下水的土層中時(shí)受到地下水的浮力作用，故需驗(yàn)算隧道的抗浮穩(wěn)定性，用抗浮系數(shù)：G /G P R jKQ其中：G/ 隧道自重G拱背土壓力P垂直荷載Rj 井壁與土壤間摩擦力Q水浮力則：g 2 RcG ( pe1 pw1 ) 2RcKRc2w8.7522.92528.72667.2622.9252.92521015.2（注：上述計(jì)算中由于相對(duì)于垂直荷載摩擦力非常小，為計(jì)算簡便，將摩擦力忽略不計(jì)）滿足要求。4.2 管片局部抗壓驗(yàn)算由于管片連接時(shí)在螺栓上施加預(yù)應(yīng)力，故需驗(yàn)算螺栓與混凝土連接部位的局部抗壓強(qiáng)

17、度。在于應(yīng)力作用下，混凝土所受到的局部壓應(yīng)力：NcAn其中：N螺栓預(yù)應(yīng)力（同上，取280KN）An螺帽（或墊片）與混凝土接觸凈面積，?。篈n(1302312 )12518.46mm24c28000022.4 N / mm2Rw 23.1N / mm2則：12518.46即需在螺帽下設(shè)置一定厚度的內(nèi)徑為31mm 、外徑為 130mm 的鋼圓環(huán)墊片。4.3 管片裂縫驗(yàn)算取最大彎矩處進(jìn)行裂縫驗(yàn)算（即00 截面），此處滿足要求，則其他位置亦可滿足。根據(jù)橋涵規(guī)范6.4.4 條：/(bf/b)h ffbh00，8最新資料推薦6502.9251800l 0 / h9.48 14，取 s=1.0 ，0.35y

18、shas35050125mm ，22ess e0y s11.3 97.47 1000 + 125 = 182.36mm ，2208.93z0.870.12(1/f )( h0 ) 2 h0 0.870.12(300) 2 300163.57mmes182.36，N s (esz)3 2ssAs z2390.33 10(182.36-163.57) = 445.88N / mm615.75163.57；再根據(jù)橋涵規(guī)范6.4.3 條：裂縫寬度：WtkC1C 2C 3ss (30 d)Es0.2810，其中：C1 鋼筋表面形狀系數(shù)（對(duì)帶肋鋼筋取1.0）C2 作用長期影響系數(shù)（取1+0.5N1/N s

19、=1.5）C3 與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)（取0.9 ）配筋率（ 0.0060.02 ）則： W tk1.01.50.9445.88(3014)0.39mm0.2mm2.0510100.280.006；不滿足要求，需增加鋼筋。經(jīng)計(jì)算，鋼筋改配為6B16 即可滿足要求，驗(yàn)算過程如下：ssN s (esz)2390.33103 (182.36-163.57)= 227.59N / mm2As z1206.37163.57，則： W tk1.01.50.9227.595(3016)0.20mm0.2mm 滿足要求。2.0100.28100.006同理，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)管片進(jìn)行驗(yàn)算，也需增加配筋為6B16。綜上所

20、述，襯砌管片的配筋量由裂縫要求控制。彎矩越小，裂縫越大？4.4 管片接縫張開驗(yàn)算管片拼裝之際由于受到螺栓（8.8 級(jí)），在接縫上產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力：N 1N1 e0c1FW其中：N1螺栓預(yù)應(yīng)力引起的軸向力（由鋼結(jié)構(gòu)基本原理取280KN）9最新資料推薦e0螺栓與重心軸偏心距（取25mm ）F、 W襯砌截面面積和截面距當(dāng)接縫受到外荷載，由外荷載引起的應(yīng)力：N 2M 2c2FW其中：N2、 M 2外荷載，由外荷載引起的內(nèi)力F、 W襯砌截面面積和截面距選取最不利接縫截面（80），計(jì)算如下：c1N1N 1 e0280000280000 250.457N / mm2FW350 10001/6 1000 3502c

21、2N2M 22213.11 1030.792.8410 63.14N / mm2FW350 10001/6 1000 350 2均為壓力，接縫不會(huì)張開。由此可得接縫變形量：lc1c2 lE其中：E防水涂料抗拉彈性模量（取3MPa）l 涂料厚度（取5mm）則：lc1c2 l0.4572.6953.72mm l 3mmE3若用兩只螺栓：l2 c1c 2 l0.45722.69 52.96mm l 3mmE3即環(huán)向每米寬度內(nèi)選用兩只螺栓即可滿足要求。4.5 縱向接縫強(qiáng)度驗(yàn)算近似地把螺栓看作受拉鋼筋，由此進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。a 負(fù)彎矩接頭（73 截面）：M = -77.67 0.754.37kN mN =

22、2 3 7 7. 2 5 k NM54.37e00.023mmN2377.25由：X0N + N g = R w bx2377.25 10 3 + 2280000 = 23.11000x10最新資料推薦x127.1mm0.55h0165mm為大偏心受壓,則：AgRg ( h0xhx) N ()K e0222Ne0滿足要求。2 280000(300 -127.1/2) + 2377.25103 (350/2 -127.1/2)1.552377.251037.2523b 正彎矩接頭（8 截面處）：M = 92.84kNmN = 2 2 1 3. 1 1 k NM92.840.042mme02213.11N由：X0N + N g= R w bx2213.1110 3 + 2 280000 = 23.1 1000xx120.05mm0.55h0165mm為大偏心受壓,則：Ag Rg ( h0x ) N ( h x)K e0222Ne02 280000(300 -127.1/2) + 2377.25103 (350/2 -127.1/2)2377.25103 81滿足要求。5 構(gòu)造說明2.061.55（ 1） 混凝土保護(hù)層厚度地