軟土地區(qū)地鐵盾構(gòu)隧道課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

軟土地域地鐵盾構(gòu)地道課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（共00頁(yè)）姓名楊均學(xué)號(hào)070849導(dǎo)師丁文琪土木匠程學(xué)院地下建筑與工程系2010年7月1．設(shè)計(jì)荷載計(jì)算1.1結(jié)構(gòu)尺寸及地層表示圖2q=20kN/m000人工填土50531kN/m0褐黃色黏土0031kN/m0灰色砂質(zhì)粉土035kN/m30083488灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土K5kN/m34L1L26c=12.2kPa107373821B1B2灰色淤泥質(zhì)黏土5kN/m329c=12.kPa1381382D35055003506200圖1-1結(jié)構(gòu)尺寸及地層表示圖如圖，依據(jù)要求，對(duì)灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土上層厚度進(jìn)行調(diào)整：h灰1350+849*5043800mm。依據(jù)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地道外頭荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算（1）自重（2）豎向土壓若按一般公式：nqihi2因?yàn)閕1h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m，屬深埋地道。應(yīng)依據(jù)太沙基公式或普氏公式計(jì)算豎向土壓：太沙基公式：此中：（加權(quán)均勻值8.901.6457.204.2057.70）5.85則：普氏公式：取豎向土壓為太沙基公式計(jì)算值，即：2pe1189.02KN/m。（3）拱背土壓G2(1)Rc22(1)2.92527.628.72kN/m44。此中：1.6458.01.287.17.6KN/m3。1.6451.28（4）側(cè)向主動(dòng)土壓此中：pe1189.02KN/m2，則：qe2(189.027.45.85)2(4507.70212.1tan(4507.702tan2)2)154.06KN/m（5）水壓力按靜水壓考慮：豎向水壓：側(cè)向水壓：（6）側(cè)向土壤抗力襯砌圓環(huán)側(cè)向地層（彈性）壓縮量：此中：襯砌圓環(huán)抗彎剛度取EI3.451071.0×0.353123265.6KNm212襯砌圓環(huán)抗彎剛度折減系數(shù)取0.7；則：（7）拱底反力此中：1.287.17.6KN/m3，與拱背土壓對(duì)應(yīng)1.6451.28則：P=189.02+ππ2。R2（8）荷載表示圖圖1-2圓環(huán)外頭荷載表示圖2．內(nèi)力計(jì)算2.1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(zhǎng)度圓環(huán)進(jìn)行計(jì)算，此中荷載采納設(shè)計(jì)值，即考慮荷載組合系數(shù)。計(jì)算結(jié)果以下表（已考慮荷載組合系數(shù)）：表2-1地道圓環(huán)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果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p+pw1qe1+qw1qe2+q-qe1-qw1q=kδg每米內(nèi)力e1w2k800.71719.09104.3514.8210.500M/KNm1712.65-1538.06-93.00-15.0930.9797.470N/KN0.002103.3395.3815.33-5.122208.930Q/KN0.000.000.000.000.000.008M/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/KN2141.88179.8016.722.9435.922377.2573Q/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/KN603.13-541.65-26.17-13.2719.1141.15138M/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/KNm1712.65-1538.06-130.20-15.0939.5868.88180N/KN0.002103.33209.8515.335.122333.62180Q/KN0.000.000.000.000.000.00內(nèi)力（紅色線條）散布圖以下：圖2-1彎矩散布圖（KNm）圖2-2軸力散布圖（受壓KN）圖2-3剪力散布圖（KN）3．標(biāo)準(zhǔn)管片(B)配筋計(jì)算3.1截面及內(nèi)力確立由上述內(nèi)力計(jì)算，取80截面處內(nèi)力進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。依據(jù)修正習(xí)用法中的η-ξ法，因?yàn)榭v縫接頭的存在而致使結(jié)構(gòu)整體剛度降低，取圓環(huán)整體剛度為：而管片的內(nèi)力：3.2環(huán)向鋼筋計(jì)算假定為大偏愛(ài)構(gòu)件。取：采納對(duì)稱配筋：此中：鋼筋采納HRB335鋼，則由此：得：確為大偏愛(ài)。由此算出：?。哼x配4B14（A/g=615.75mm2）。3.3環(huán)向彎矩平面承載力驗(yàn)算（按偏愛(ài)受壓驗(yàn)算）查《混凝土結(jié)構(gòu)基來(lái)源理》表4-1，得軸心受壓穩(wěn)固系數(shù)：取2知足要求。3.4箍筋計(jì)算依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)基來(lái)源理》，依據(jù)偏愛(ài)受壓構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算。剪跨比：故取3.0。矩形截面鋼筋混凝土偏愛(ài)受壓構(gòu)件斜截面抗剪承載力：此中：ft——混凝土抗拉強(qiáng)度（1.89N/mm2）fyv——鋼筋抗剪承載力（HPB235級(jí)，210N/mm2）Nc——軸向壓力（要求0.3fcA）查驗(yàn)軸壓力上限：又由：Vcu1.753既不需要31計(jì)算配箍，按結(jié)構(gòu)要求即可。依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)基來(lái)源理》中所述結(jié)構(gòu)要求，選配四肢箍A8@200。4．基本使用階段驗(yàn)算4.1抗浮驗(yàn)算盾構(gòu)地道位于含地下水的土層中時(shí)遇到地下水的浮力作用，故需驗(yàn)算地道的抗浮穩(wěn)固性，用抗浮系數(shù)：此中：G/——地道自重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：（注：上述計(jì)算中因?yàn)橄嚓P(guān)于垂直荷載摩擦力特別小，為計(jì)算簡(jiǎn)易，將摩擦力忽視不計(jì)）知足要求。4.2管片局部抗壓驗(yàn)算因?yàn)楣芷B結(jié)時(shí)在螺栓上施加預(yù)應(yīng)力，故需驗(yàn)算螺栓與混凝土連結(jié)部位的局部抗壓強(qiáng)度。在于應(yīng)力作用下，混凝土所遇到的局部壓應(yīng)力：此中：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，?。簞t：即需在螺帽下設(shè)置必定厚度的內(nèi)徑為31mm、外徑為130mm的鋼圓環(huán)墊片。4.3管片裂痕驗(yàn)算00取最大彎矩處進(jìn)行裂痕驗(yàn)算（即/(b/fb)hf0，fbh06502.925l0/h18009.4814，取ηs=1.0，0.35yshas35050125mm，22esse0ys1×1.3×97.47×1000+125=182.36mm，2208.93z[0.870.12(1/h02]h0[0.873002]300163.57mmf)(es)0.12()182.36，N(ez)2390.33×3×ssss10(182.36-163.57)=445.88N/mm2Asz615.75×163.57；裂痕寬度：WtkC1C2C3ss(30d)Es0.2810，此中：C1——鋼筋表面形狀系數(shù)（對(duì)帶肋鋼筋取1.0）C2——作用長(zhǎng)久影響系數(shù)（取1+0.5N1/Ns=1.5）C3——與構(gòu)件受力性質(zhì)相關(guān)的系數(shù)（取0.9）——配筋率（0.0060.02）則：Wtk445.88(30142.01050.28100.006；不知足要求，需增添鋼筋。經(jīng)計(jì)算，鋼筋改配為6B16即可知足要求，驗(yàn)算過(guò)程以下：ssNs(esz)2390.33×103×(182.36-163.57)=227.59N/mm2Asz1206.37×163.57，則：Wtk0.9227.59(3016)2.01050.28100.006；知足要求。同理，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)管片進(jìn)行驗(yàn)算，也需增添配筋為6B16。綜上所述，襯砌管片的配筋量由裂痕要求控制。彎矩越小，裂痕越大？4.4管片接縫張開(kāi)驗(yàn)算管片拼裝之際因?yàn)橛龅铰菟ǎ?.8級(jí)），在接縫上產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力：此中：N1——螺栓預(yù)應(yīng)力惹起的軸向力（由《鋼結(jié)構(gòu)基來(lái)源理》取280KN）e0——螺栓與重心軸偏愛(ài)距（取25mm）F、W——襯砌截面面積和截面距當(dāng)接縫遇到外荷載，由外荷載惹起的應(yīng)力：此中：N2、M2——外荷載，由外荷載惹起的內(nèi)力F、W——襯砌截面面積和截面距0選用最不利接縫截面（8），計(jì)算以下：由此可得接縫變形量：此中：E——防水涂料抗拉彈性模量（取3MPa）l——涂料厚度（取5mm）則：若用兩只螺栓：即環(huán)向每米寬度內(nèi)采納兩只螺栓即可知足要求。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）：由：為大偏愛(ài)受壓,則：知足要求。b正彎矩接頭（8截面處）：由：為大偏愛(ài)受壓,則：知足要求。5．結(jié)構(gòu)說(shuō)明（1）混凝土保護(hù)層厚度地下結(jié)構(gòu)的特色是外側(cè)與土、水相接觸，內(nèi)測(cè)相對(duì)濕度較高。故受力鋼筋保護(hù)層厚度最小厚度比地面機(jī)構(gòu)增添5~10mm。本設(shè)計(jì)中c=40mm。（2）橫向受力鋼筋為便于施工，將橫向鋼筋與縱向散布鋼筋制成焊網(wǎng)。外側(cè)橫向鋼筋為一閉合鋼筋圈，內(nèi)側(cè)鋼筋則沿橫向往常配置。（3）散布鋼筋因?yàn)榭紤]混凝土的縮短、溫差影響、不均勻沉降等要素的作用，一定配置必定數(shù)目的縱向散布鋼筋?？v向散布鋼筋的配筋率：頂、底板應(yīng)大于0.15%，對(duì)側(cè)墻應(yīng)大于0.20%，則本設(shè)計(jì)的縱向散布鋼筋：頂、底板（一側(cè)）：122；0.15%1000600450mm=452mm)2s側(cè)墻（一側(cè)）：122；1000600600mms=616mm)2中墻（一側(cè)）：122。0.20%1000400400mms=452mm)2（4）箍筋斷面厚度足夠，不用配置箍筋。（5）剛性節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框架轉(zhuǎn)角處的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證整體性，依據(jù)此處鋼筋的部署原則，此點(diǎn)結(jié)構(gòu)說(shuō)明以下：a沿斜托獨(dú)自