地下建筑结构课程设计隧道盾构施工
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目录
1 荷载计算-------------------------------------3
结构尺寸及地层示意图-----------------------3
隧道外围荷载标准值-------------------------3自重--------------------------------3
均布竖向地层荷载----------------------4
水平地层均布荷载----------------------4
按三角形分布的水平地层压力--------------5
底部反力-----------------------------5
侧向地层抗力--------------------------5
荷载示意图----------------------------6
2 内力计算---------------------------------------6
3 标准管片配筋计算--------------------------------8
截面及内力确定-----------------------------8
环向钢筋计算--------------------------------8
环向弯矩平面承载力验算-----------------------11
4 抗浮验算-------------------------------------10
5 纵向接缝验算--------------------------------12
接缝强度计算------------------------------12
接缝张开验算------------------------------14
6 裂缝张开验算------------------------------15
7 环向接缝验算----------------------------16
8 管片局部抗压验算-----------------------------17
9 参考文献-------------------------------18
一. 荷载计算
结构尺寸及地层示意图
q=20kN/m
2
1-1 结构尺寸
及地层示意图
如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：
隧道外围荷载标准值计算
h γ——钢筋混凝土自重（3/m kN ）；δ—-管片厚度（m ）； ①竖向地层荷载：
21
1/19.7482.2057.85.31.9181185.0m kN h q i n
i i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=⋅=∑=γ
②地面
超载：
③近似均布拱背土压力：
其中：
..3水平地层均布荷载
其中：
则：
其中：
其中：
衬砌圆环抗弯刚度:23
7
625.12326512
0.35×0.1103.45EJ m KN ⋅=⨯
⨯= 衬砌圆环抗弯刚度折减系数:3.0=η；
则：
取KPa P K 1.48=
图1-2 圆环外围荷载示意图
二、 内力计算
取一米长度圆环进行计算，其中荷载采用设计值，即考虑荷载组合系数。计算结果如下表（已考虑荷载组合系数）：
隧道圆环内力计算结果
126度时轴力最大和弯矩最大
根据表格所示，在0
三、标准管片配筋计算
截面及内力确定
由上述内力计算，取m
.
964
=进行内力计算，衬砌管片同时
N05
=-105.73k，KN
M⋅
N
受到较大的正弯矩与负弯矩，采用对称配筋。简化模型为b=1000mm，h=350mm，保护层厚度取50mm。根据修正惯用法中的η-ξ法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取圆环整体刚度为：
而管片的内力：
a.最大负弯矩时：
b.最大正弯矩时：
环向钢筋计算
取：1.1=η。
采用非对称配筋
3
.052.0300/6.1421.1/00>=⨯=h e η，先按大偏心计算，假设
mm h x b 16830056.00=⨯==ξ
对于大偏心构件，取sd f =s σ，，对s A M 取矩，
)
()
2
('000'
s s sd cd s d a h f x
h bx f e N A ---=
γ）
（）
（50-300280168/2-300168100022.4-281.861000964.051.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
=负值
所以，按照构造配筋，取2'700100/35010002.0%2.0mm bh A s =⨯⨯== 取416钢筋，面积为804mm^2
将2'700mm A s =带入公式)2()(00'0'
s x h bx f e N a h f A cd s d s sd --=-γ
可得02.99433002
1
-2=-+x x
算出x=
mm h x b 1680=≤ξ,所以取sd f =s σ，对N 取力得平衡
带入数据算得：As=^2<%bh
所以去As=%bh=700mm^2
取416，供给面积为804mm^2
环向弯矩平面承载力验算（按轴心受压验算）
查《混凝土结构设计原理》表3-1，得轴心受压稳定系数：
986.0=ϕ，2
700mm A S
='
000032.0350
1000700
<=⨯=
'ρ（纵向钢筋配筋率）
2350000mm A
=（构件截面面积）
满足要求
四、抗浮验算
盾构隧道位于含地下水的土层中时受到地下水的浮力作用，故需验算隧道的抗浮稳定性，用抗浮系数：
式中：
G '——隧道自重
G ——拱背土压力