内力图地铁盾构计算书Word下载.docx
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（加权平均值）
则：
b普氏公式：
取竖向土压为太沙基公式计算值，即：
（3）拱背土压。
（4）侧向主动土压
，
（5）水压力按静水压考虑：
a竖向水压：
b侧向水压：
（6）侧向土壤抗力衬砌圆环侧向地层（弹性）压缩量：
衬砌圆环抗弯刚度取
衬砌圆环抗弯刚度折减系数取；
（7）拱底反力
，与拱背土压对应则：
（8）荷载示意图
图1-2圆环外围荷载示意图
2．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，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:
表2-1
截面/度
内力
垂直荷载
水平荷载
水平三角荷载
地基抗力
自重
每米内力
pe1+pw1
qe1+qw1
qe2+qw2-qe1-qw1
qk=kδ
g
M/KNm
N/KN
Q/KN
8
73
90
138
159
180
内力（红色线条）分布图如下：
图2-1弯矩分布图（KNm）
图2-2轴力分布图（受压KN）
图2-3剪力分布图（KN）
3．标准管片（B）配筋计算
截面及内力确定
由上述内力计算，取80截面处内力进行内力计算。
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：
;
环向钢筋计算假设为大偏心构件。
取：
;
采用对称配筋：
钢筋选用HRB335钢，则
由此：
得：
确为大偏心。
由此算出：
选配4B14（A/g=615.75mm2）。
环向弯矩平面承载力验算（按偏心受压验算）
查《混凝土结构基本原理》表4-1，得轴心受压稳定系数：
取
满足要求。
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。
剪跨比：
故取。
矩形截面钢筋混凝土偏心受压构件斜截面抗剪承载力：
ft——混凝土抗拉强度（mm2）
fyv——钢筋抗剪承载力（HPB235级，210N/mm2）
Nc——轴向压力（要求）
检验轴压力上限：
又由：
既不需要计算配箍，按构造要求即可。
根据《混凝土结构基本原理》中所述构造要求，选配四肢箍A8@200。
4．基本使用阶段验算
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：
G/——隧道自重
G——拱背土压力
P——垂直荷载
Rj——井壁与土壤间摩擦力
Q——水浮力
（注：
上述计算中由于相对于垂直荷载摩擦力非常小，为计算简便，将摩擦力忽略不计）
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。
在于应力作用下，混凝土所受到的局部压应力：
N——螺栓预应力（同上，取280KN）
An——螺帽（或垫片）与混凝土接触净面积，取：
即需在螺帽下设置一定厚度的内径为31mm、外径为130mm的钢圆环垫片。
管片裂缝验算
取最大弯矩处进行裂缝验算（即00截面），此处满足要求，则其他位置亦可满足。
根据桥涵规范6.4.4条：
，取ηs=，
；
再根据桥涵规范6.4.3条：
裂缝宽度：
C1——钢筋表面形状系数（对带肋钢筋取）
C2——作用长期影响系数（取1+Ns=）
C3——与构件受力性质有关的系数（取）
——配筋率（）
不满足要求，需增加钢筋。
经计算，钢筋改配为6B16即可满足要求，验算过程如下：
同理，对标准管片进行验算，也需增加配筋为6B16。
综上所述，衬砌管片的配筋量由裂缝要求控制。
弯矩越小，裂缝越大
管片接缝张开验算
管片拼装之际由于受到螺栓（级），在接缝上产生预应力：
N1——螺栓预应力引起的轴向力（由《钢结构基本原理》取280KN）
e0——螺栓与重心轴偏心距（取25mm）
F、W——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：
N2、M2——外荷载，由外荷载引起的内力
选取最不利接缝截面（80），计算如下：
均为压力，接缝不会张开。
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5mm）
若用两只螺栓：
即环向每米宽度内选用两只螺栓即可满足要求。
纵向接缝强度验算
近似地把螺栓看作受拉钢筋，由此进行强度验算。
a负弯矩接头（73截面）：
由：
为大偏心受压,则：
b正弯矩接头（8截面处）：
5．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=40mm。
（2）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。
（3）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%，对侧墙应大于%，则本设计的纵向分布钢筋：
顶、底板（一侧）：
，配B12@250（As=452mm2）；
侧墙（一侧）：
，配B14@250（As=616mm2）；
中墙（一侧）：
，配B12@250（As=452mm2）。
（4）箍筋
断面厚度足够，不用配置箍筋。
（5）刚性节点构造
框架转角处的节点构造应保证整体性，根据此处钢筋的布置原则，此点构造说明如下：
a沿斜托单独配置直线钢筋B12@200；
b沿着框架转角处外侧的钢筋，其钢筋弯曲半径R=200mm＞18×
10=180mm；
c为避免在转角部分的内侧发生拉力时，内侧钢筋与外侧钢筋无联系，是表面混凝土容易脱落，故在角部配置箍筋B12@100
（6）锚固长度
根据桥涵规范9.1.4条规定，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。
（7）端部钢筋弯起
根据桥涵规范9.1.5条，并考虑施工方便，端部钢筋弯起均取为50mm。
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