计算书Word文档下载推荐.docx

计算书Word文档下载推荐.docx

《计算书Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算书Word文档下载推荐.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

6.1.2正弯矩接头（10°

截面） 10

6.2接缝张开裂度验算 11

7裂缝张开验算 12

8环向接缝验算 13

9管片局部抗压验算 14

10构造说明 15

11参考文献 16

1设计资料

1.1结构尺寸及地层示意图

如图所示，为一软土地区地铁盾构隧道的横断面，由一块封顶块K，两块邻结块L，两块标准块B以及一块封底块D六块管片组成，衬砌外径6200mm，厚度为350mm，采用通缝拼装，混凝土强度为C50，环向螺栓为5.8级，地层基床系数。

管片裂缝宽度允许值为0.2mm,接缝张开允许值为3mm。

地面超载为20KPa。

试计算衬砌受到的荷载，并用荷载结构法，按均质圆环计算衬砌的内力，画出内力图，并进行隧道抗浮,管片局部抗压,裂缝,接缝张开等验算及一块标准管片配筋计算。

图一：

结构尺寸及地层示意图

如图，按照课程设计要求，调整灰色淤泥质粉质粘土上层厚度（ABC=103）：

1355+103×

80=9595mm

2荷载计算

2.1自重

自重：

式中：

－钢筋混凝土重度，一般采用

－管片厚度

2.2竖向均布地层荷载

①竖向地层荷载：

②地面超载：

③近似均布拱背土压力：

其中：

竖向均布地层荷载：

2.3水平均布地层荷载

－衬砌圆环侧向各个土层土壤重度的加权平均值

－衬砌圆环侧向各个土层土壤内摩擦角的加权平均值

－衬砌圆环侧向各个土层土壤粘聚力的加权平均值

则水平地层均布荷载：

2.4按三角形分布的水平均布地层压力

其中：

2.5拱底反力

2.6侧向土层抗力

由《混凝土结构设计规范》知：

C50，

衬砌圆环抗弯刚度:

衬砌圆环抗弯刚度折减系数:

地层基床系数：

圆环水平直径处受荷载后最终半径变形值：

则侧向土层抗力：

取

2.7荷载示意图

3衬砌内力计算

用荷载-结构法按均质圆环计算衬砌内力。

取一米长度圆环进行计算，隧道圆环内力计算表，见附表。

由表中数据可知：

10°

最大正弯矩，轴力最小

105°

最大负弯矩。

轴力最大

4标准管片配筋计算

由上述内力计算，取，进行内力计算，衬砌管片同时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法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取整体圆环刚度为，取。

4.1环向钢筋计算

4.1.1按最大负弯矩配筋计算

取105°

断面的最大负弯矩、最大轴力。

、进行计算。

假设为大偏心构件：

根据修正惯用法中的法，在计算衬砌内力的时候是增加的。

因此，考虑修正系数，在最大负弯矩时：

取：

采用对称配筋：

，，

钢筋选用HRB355钢，则：

由此：

得：

近似取：

经验证，按最大负弯矩配筋时为大偏心构件。

对取矩：

由此算出：

因此选配（%）

4.1.2按最大正弯矩配筋计算

取10°

断面的最大正弯矩、最小轴力。

、进行计算：

因此，考虑修正系数，在最大正弯矩时：

假设为大偏心构件:

经验证，按最大正弯矩配筋时为大偏心构件。

由此算出：

因此选配

从安全角度考虑按最大正弯矩配筋。

4.1.3环向弯矩平面承载力计算

根据《混凝土结构设计原理》表5-1，得轴心受压稳定系数：

，

纵向配筋率：

故满足环向弯矩平面承载力要求。

4.1.4箍筋计算

根据《混凝土结构基本原理》，按照偏心受压构件进行计算。

由于衬砌圆环所受剪力很小，故按构造要求配置箍筋即可。

根据《混凝土结构基本原理》中所述构造要求，选配双肢箍，箍筋采用HPB300，直径为10mm，间距150mm的钢筋。

10@150。

5隧道抗浮验算

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。

抗浮系数：

—隧道自重

G—拱背土压力

P—垂直荷载

F—水浮力

则：

水压力：

故满足隧道抗浮要求。

6纵向接缝验算

6.1接缝强度验算

近似地把螺栓看作受拉钢筋，假设选用1根螺栓。

按偏心受压钢筋混凝土截面进行计算。

截面）

采用修正惯用法，在接头验算的时候需要修正，在接头处折减。

—螺栓预应力引起的轴向力，取M30细螺纹

由

为大偏心受压,则：

故负弯矩接头处满足要求。

故正弯矩接头处满足要求。

6.2接缝张开裂度验算

因为弹性密封条采用氯丁橡胶和水膨胀橡胶复合而成，其弹性模量E很小，因此假设环向螺栓达到抗拉极限值时，衬砌外侧的张开量进行验算。

本设计环向螺栓为5.8级，在接缝上产生预应力：

—螺栓预应力引起的轴向力，取M30细螺纹（）

—螺栓与重心轴偏心距（取25mm）

—衬砌截面面积和截面距

当接缝受到外荷载，由外荷载引起的应力：

、—外荷载，由外荷载引起的内力

选取不利接缝截面（105°

），、计算如下：

由此可得接缝变形量：

E—防水涂料抗拉弹性模量（取3MPa）

l—涂料厚度（取4mm）

n—螺栓个数。

环向每米宽度内选用1只螺栓即可满足要求，但是根据以上接缝强度计算每沿米宽度需要2只螺栓才能满足要求。

考虑安全问题，所以取2只螺栓。

7裂缝张开验算

取最大负弯矩处进行裂缝验算（即105°

截面），此处满足要求，则其他位置亦可满足。

根据GB50010-2002的8.1.2对的偏心受压构件可不验算裂缝宽度。

所以，管片裂缝张开满足要求。

8环向接缝验算

环缝的综合伸长量：

其中:

管片伸长量:

纵向螺栓伸长量:

管片弯矩取最大值，即为105°

时弯矩最大

混凝土面积：

按环形断面计算：

混凝土：

则管片伸长量：

计算纵向螺栓（采用M30细螺纹，45钢）

，，螺栓长度为160mm

则纵向螺栓伸长量：

满足要求

9管片局部抗压验算

由于管片连接时在螺栓上施加预应力，故需验算螺栓与混凝土连接部位的局部抗压强度。

圆形衬砌外径为6200mm，内径5500mm，盾构外径6340mm，盾构千斤顶中心线直径5815mm，盾构千斤顶共24台，每台最大顶力为1500Kn，顶块受力面积尺寸为。

根据规范GB50010-2002，验算

—局部受压面上作用的局部荷载或局部压力设计值,取1500kN；

—混凝土轴心抗压强度设计值，取23.1N/mm2。

—混凝土强度影响系数,取1.0；

—混凝土局部受压时的强度提高系数；

—混凝土局部受压面积，取

—混凝土局部受压净面积，取

—局部受压的计算底面积；

故满足管片局部抗压要求。

10构造说明

1.混凝土保护层厚度：

地下结构的特点是外侧与土、水相接触，内测相对湿度较高。

故受力钢筋保护层厚度最小厚度比地面机构增加5~10mm。

本设计中c=50mm。

2.分布钢筋由于考虑混凝土的收缩、温差影响、不均匀沉降等因素的作用，必须配置一定数量的纵向分布钢筋。

纵向分布钢筋的配筋率：

顶、底板应大于0.15%，对侧墙应大于0.20%。

3.横向受力钢筋：

为便于施工，将横向钢筋与纵向分布钢筋制成焊网。

外侧横向钢筋为一闭合钢筋圈，内侧钢筋则沿横向通常配置。

4.刚性节点构造：

框架转角处的节点构造应保证整体性。

5.箍筋：

断面厚度足够，不用配置箍筋。

6.端部钢筋弯起:

根据根据《公路隧道设计规范-JTGD70-2004》,并考虑施工方便，端部钢筋弯起均取为50mm。

7.锚固长度：

根据《公路隧道设计规范-JTGD70-2004》取:

受压钢筋：

la≥25d=25×

18=450mm；

受拉钢筋（直端）：

la≥30d=30×

18=540mm，la≥30d=30×

12=360mm；

受拉钢筋（弯钩端）：

la≥25d=30×

18=450mm。

11参考文献

1.《混凝土结构基本原理》顾祥林主编同济大学出版社

2.《地下建筑结构》朱合华主编中国建筑工业出版社

3.《盾构隧道衬砌设计指南》国际隧协编写翟进营译

4.《钢筋混凝土原理》过镇海主编清华大学出版社

5.混凝土结构设计规范GB50010-2002

19