沉管隧道结构设计

《地下铁道》8.2 沉管隧道结构设计

隧道与地下工程系

8.2 沉管隧道结构设计

□概述

◆沉管隧道设计涉及面广，设计内容多，设计质量直接影响隧道的施工和使用。因此设计指导思想必须考虑先进性、合理性、安全性及经济性等。

1.确定管段长度的主要因素

(1)经济条件

(2)航道条件

(3)纵断面形状

(4)管段形状

(5)管段及其他的施工条件

(6)轴向应力

2.管段长度

◆每节管段长度为60～140m，一般为100m左右。

◆目前已经制作的最长管段是在赫姆(Hem)铁路隧道中采用的，长度为268m。

图 8-4 管段干舷与反馈力矩h

1.干舷

◆一般矩形断面的管段，干舷高度为10～25cm；如果管段在波浪较大的水中浮运，则干舷要保持在15～25cm。

◆干舷高度不宜过小，否则稳定性差。但亦不宜过大，干舷过大就不经济。

◆在极个别的情况下，由于沉管的结构厚度较大，无法自浮，即没有干舷时，则必须在顶部设置浮筒助浮，或在管段上设置钢围堰，以产生必要的干舷。

1.干舷

◆制作管段时，其制作允许误差见表。

◆在进行浮力设计时，应按最大的混凝土容重，最大的混凝土体积和最小的河水比重来计算干舷。

名称管段外包

宽度

管段外包高度管段长度顶、底板厚度内孔净宽内孔净高

外墙、内墙

厚度

允许误差+5~-10mm+5~-10mm+30~-30mm+0~-5mm+0~+10mm+0~+5mm+0~-10mm

管段制作尺寸允许误差表

max w γ⨯=管体所占空间管体重量抗浮安全系数

7.沉船荷载

◆是指船只因失事后恰巧沉在隧道顶上的所产生的一种特殊荷载，不能作统一规定。因发生的概率极小，近年来对计算这项荷载的必要性，已有不同的看法。

9.混凝土收缩影响

◆系由施工缝两侧不同龄期混凝土的收缩差所引起，因而应按初步的施工计划，规定龄期差并设定收缩差。

10.温度应力

◆变温影响主要由沉管外壁的内外侧温差所引起。沉管四壁外侧壁面温度也可视作四季恒温。沉管内侧的壁面温度和通风有关。

11.施工荷载

◆指浮运阶段产生的荷载，通常为非均匀性的。主要是端封墙、定位塔、压载等重量。在进行浮力设计时，应予以考虑。

荷载分析

沉管构件尺度假定

浮力设计

内力分析

尺度修正

内力复核

确定构件尺寸

配筋设计

3.配筋

◆截面和配筋设计遵照现行的《混凝土结构设计规范》进行。

◆沉管隧道结构应采用C35以上的混凝土材料。采用较高的强度标号，

主要是为了抗剪的需要。

沉管结构的纵向钢筋配筋率，一般不应少于0.25%。

◆沉管结构在外防水层保护下的最大容许裂缝宽度为0.15～0.2mm，因

此不宜采用Ⅲ级或Ⅲ级以上的钢筋。钢筋的容许应力一般限于135～160MPa。