盾构区间顶板承载力验算书

始发段顶板承载力验算书目录TOC\o"1-3"\h\u一、工程概况 2二、依据规范 3三、计算信息 31.几何参数 32.材料信息

33.荷载信息 44.计算方法:弹性板

45.边界条件 46.设计参数

4四、计算参数 4五、配筋验算 51.顶板竖向钢筋

52.顶板横向钢筋 53.竖向侧墙支座钢筋 64.竖向梁支座钢筋 6六、跨中挠度计算

71.计算荷载效应 72.计算受弯构件的刚度B

73.计算受弯构件挠度

74.验算挠度

7七、裂缝宽度验算 71.跨中竖向裂缝 72.跨中横向裂缝 83.顶板侧墙一侧上方裂缝 94.顶板梁两侧方向裂缝 10

盾构区间顶板承载力验算书一、工程概况盾构区间现场布置如下图，基坑内在出土口与盾构始发井顶板土方回填后设置管片、水管、轨道等堆放场地，场地设置长32米、宽21.5米、厚20cm的钢筋混凝土结构；在45吨龙门吊左侧建造渣池，其中渣池长22米，宽18.7米，高4米，假定渣池内渣土最大堆放高度为3.8米，渣池内渣土平均重度为18kN/m³。根据设计文件说明，设计荷载主要包括：车站主体结构自重以钢筋砼自重25kN/m2计，顶板厚0.8m；覆土荷载以20kN/m3计，一般填土高度取3m；顶板上地面超载：普通盾构取35kPa。所以设计的外部荷载达到：20*3+35=95KPa。场地布置图顶板配筋图场地中有渣池、管片堆放区域、单环管片堆放区域、轨道轨枕堆放区域及龙门吊构件临时堆放区域。（a）管片堆放区域（b）单环管片堆放区域（c）渣池及挖机平台（d）龙门吊构件临时堆放二、依据规范《建筑结构荷载规范》

GB50009-2001

《混凝土结构设计规范》

GB50010-2002

《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社编写深圳市城市轨道交通6号线工程第二章（一）车站1～12轴主体结构图三、计算信息1.几何参数

计算跨度:

Lx

=

10300

mm;

Ly

=

8850

mm

板厚:

h

=

800

mm

2.材料信息

混凝土等级:C35fc=16.7N/mm2ft=1.57N/mm2ftk=2.2N/mm2Ec=3.15×104N/mm2钢筋种类:

HRB400

fy

=

360

N/mm2

Es

=

2.0×105

N/mm2

最小配筋率:

ρ=

0.200%

纵向受拉钢筋合力点至近边距离:

as

=

50mm

保护层厚度:

顶板顶面c

=

45mm

顶板底面c=35mm荷载信息依据原设计考虑结构自重25kN/m3，板上覆土荷载按竖向全土重计，盾构渣土自重取18kN/m3，高度3.8米，渣池内板厚0.2米，挖机平台上挖机自重19.5t，平台下为4个2m*2m的独立支撑，盾构始发范围内顶板上地面超载：普通盾构取35kPa。顶板承载外部荷载设计值为95kPa。

永久荷载分项系数:

γG=1.2

动荷载分项系数:

γQ=1.4

准永久值系数:

ψq=1

永久荷载标准值:

qgk=

板自重=25×0.8=20kN/m2

场地堆载标准值:

渣池：q渣池=渣土高度×渣土重度+渣池内板重+挖机重量=3.8×18+25*0.2+195/2/2/4=85.59kpa

<95kpa管片堆场：q管片=201kN*21/（25.66*16.5）+2.5*20=60kN/m2<95kpa出土孔位置管片：q单环管片=201kN/（2.08*1.5）=64.4kN/m2<95kpa龙门吊配件：q龙门吊配件=5.6*2*10/(0.8*1.2*4)+2.5*20=79.16kN/m2<95kpa结构自重按永久荷载计算，地面堆载按动荷载计算，上诉计算表明，顶板作为材料堆放场地，荷载满足要求。龙门吊配件为临时堆载，因此现场施工荷载最大区域取为渣池，按照渣池位置的配筋进行承载能力的复核验算。4.计算方法:弹性板

5.边界条件(上端/下端/左端/右端):固定/固定/固定/固定

6.设计参数

结构重要性系数:

γo

=1.00

泊松比:μ

=

0.200四、计算参数1.计算板的跨度:

Ly1=9300mm、Ly2

=

10300

mm

、Lx=8850mm2.计算板的有效高度:

ho

=

h-as=800-50=750

mm

五、配筋验算lx/ly=8850/10300=0.86<2.000

所以按双向板计算：

1.顶板竖向钢筋

1)

确定竖向板底弯矩

Mx

=

表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lx2

=

(0.0241+0.0158*0.20)*(1.20*20+1.40*85.59)*8.852

=

307.08kN·m

2)

确定计算系数

αs

=

γo*Mx/(α1*fc*b*ho*ho)

=

1.00*307.08

×106/(1*16.7*1000*750*750)

=

0.0327

3)

计算相对受压区高度

ξ=

1-sqrt(1-2*αs)

=

1-sqrt(1-2*0.0327)

=

0.0332

4)

计算受拉钢筋面积

As

=α1*fc*b*ho*ξ/fy

=

1.00*16.7*1000*750*0.0332/360

=1156mm2

5)

验算最小配筋率

ρ

=

As/(b*h)

=

1156/(1000*800)

=

0.145%

ρ<ρmin

=

0.200%

不满足最小配筋要求

所以取面积为As

=

ρmin*b*h

=

0.200%*1000*800

=

1600

mm2，采取方案d32@150,

实配面积5361mm22.顶板横向钢筋1)

确定横向板底弯矩

My1

=

表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Ly12

=

(0.0158+0.0241*0.20)*(1.20*20+1.40*85.59)*9.32=256.5kN·m

My2

=

表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Ly22

=

(0.0158+0.0241*0.20)*(1.20*20+1.40*66.19)*10.32=314.63kN·m

所以渣土池右侧板跨度更大，板底弯矩更大，配筋验算以右侧板为准。

2)

确定计算系数

αs

=

γo*My/(α1*fc*b*ho*ho)

=

1.00*314.63×106/(1.00*16.7*1000*750*750)

=

0.0335

3)

计算相对受压区高度

ξ

=

1-sqrt(1-2*αs)

=

1-sqrt(1-2*0.0335)

=

0.0341

4)

计算受拉钢筋面积

As

=

α1*fc*b*ho*ξ/fy

=

1.000*16.7*1000*750*0.0341/360

=1185mm2

5)

验算最小配筋率

ρ

=

As/(b*h)

=1185/(1000*800)

=

0.12%

ρ<ρmin

=

0.200%

不满足最小配筋要求

所以取面积为As

=

ρmin*b*h

=

0.200%*1000*800

=1600

mm2

，采取方案d20@150,

实配面积2094mm2

3.竖向侧墙支座钢筋1)

确定支座弯矩

Mox

=

表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lx2

=

0.0618*(1.20*20+1.40*85.59)*8.852=

696.165kN·m

2)

确定计算系数

αs

=

γo*Mox/(α1*fc*b*ho*ho)

=

1.00*696.165×106/(1.00*16.7*1000*750*750)=0.07413)

计算相对受压区高度

ξ

=

1-sqrt(1-2*αs)

=

1-sqrt(1-2*0.0741)

=

0.077

4)

计算受拉钢筋面积

As

=

α1*fc*b*ho*ξ/fy

=

1.000*16.7*1000*750*0.077/360

=

2682mm2

5)

验算最小配筋率

ρ=

As/(b*h)

=

2682/(1000*800)

=

0.27%

ρ≥ρmin

=

0.200%

满足最小配筋要求，采取方案d25@100,

实配面积4909

mm24.竖向梁支座钢筋1)

确定右边支座弯矩

Mox

=

表中系数(γG*ｑgk+γQ*ｑqk)*Lx2

=

0.0549*(1.20*20+1.40*85.59)*8.852=618.44kN·m

2)

确定计算系数

αs

=

γo*Mox/(α1*fc*b*ho*ho)

=

1.00*618.44×106/(1.00*16.7*1000*750*750)=

0.0658

3)

计算相对受压区高度

ξ

=

1-sqrt(1-2*αs)

=

1-sqrt(1-2*0.0658)

=

0.0681

4)

计算受拉钢筋面积

As

=

α1*fc*b*ho*ξ/fy

=

1.000*16.7*1000*750*0.0681/360

=

2371mm2

5)

验算最小配筋率

ρ

=

As/(b*h)

=

2371/(1000*800)

=

0.296%

ρ≥ρmin

=

0.200%

满足最小配筋要求，采取方案d28@150,

实配面积4105

mm2

。六、跨中挠度计算

Mk

按荷载效应的标准组合计算的弯矩值

Mq

按荷载效应的准永久组合计算的弯矩值

1.计算荷载效应Mk

=

Mgk

+

Mqk

=

(0.0241+0.0158*0.20)*(20+85.59)*10.32

=

305.37kN·m

Mq

=

Mgk+ψq*Mqk

=

(0.0241+0.0158*0.20)*(20+1.000*85.59)*10.32

=

305.37kN·m

2.计算受弯构件的刚度B

计算受弯构件的刚度

B

，依据《建筑施工计算手册》，刚度Be=Eh3/12(1-v2)=3.15×104N/mm2×8003/12/(1-0.22)=1.365×106kN·m3.计算受弯构件挠度

依据《建筑施工计算手册》，扰度=表中系数×ql4/Bfmax

=

表中系数*(qgk+qqk)*Lo4/B

=

0.00165*(20+85.59)*10.34/1.365×106=0.0014m

=1.4mm

4.验算挠度

挠度限值fo=Lo/200=10300/200=51.5mm

fmax=1.4mm≤fo=51.5mm，满足规范要求!裂缝宽度验算依据现场位置的最大堆载，即渣池满土状态验算下方顶板裂缝。1.跨中竖向裂缝1)

计算荷载效应

Mx=表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2=

(0.0241+0.0158*0.20)*(20+85.59)*8.852

=225.43kN·m

2)

带肋钢筋，所以取值vi=1

3)

因为钢筋保护层厚度C

>

35，所以取C

=

354)

依据混凝土规范式

8.1.3－3，计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力σsk=Mk/(0.87*ho*As)=225.43×106/(0.87*750*5361)

=64.45N/mm

5)

计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*800=400000

mm2

依据混凝土规范式

8.1.2－4，计算配筋率ρteρte=As/Ate

=5361/400000

=

0.0134

6)

计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

依据混凝土规范式8.1.2－2，计算系数ψψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)=1.1-0.65*2.2/(0.0134*64.45)

=-0.555系数ψ的物理意义是反映裂缝间受拉区混凝土对纵向受拉钢筋的应变的影响程度。系数ψ越小，说明混凝土参与工作的程度越小。ψ小于0.2时，取ψ=0.27)计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist

=

1000/150=7

8)计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=

(∑ni*di2)/(∑ni*vi*di)

=7*28*28/(7*1*28)=28

9)

计算最大裂缝宽度

依据混凝土规范式8.1.2－1，计算裂缝宽度ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9*C+0.08*Deq/ρte)=2.1*0.2*64.45/2.0×105*(1.9*35+0.08*28/0.0134)

=0.0316mm

≤

0.30,

满足规范要求

2.跨中横向裂缝1)

计算荷载效应

My

=

表中系数(ｑgk+ｑqk)*Lo2

=

(0.0158+0.0241*0.2)*(20+85.59)*10.32=230.99kN·m

2)

带肋钢筋，所以取值vi=1

3)

因为钢筋保护层厚度C

>

35，所以取C

=

35

依据混凝土规范式8.1.3－3，计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As)=230.99×106/(0.87*750*2094)

=169N/mm

依据混凝土规范式

8.1.2－4，计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率

，其中矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*800=400000

mm2

ρte=As/Ate

=2094/400000

=

0.0052

因为ρte=0.0052

<

0.01，所以让ρte=0.01

6)

依据混凝土规范式8.1.2－2，计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)

=1.1-0.65*2.2/(0.01*169)

=0.2547)

计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist

=

1000/150

=7

8)

计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=

(∑ni*di2)/(∑ni*vi*di)

=7*20*20/(7*1*20)=20

9)

依据混凝土规范式

8.1.2－1，计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9*C+0.08*Deq/ρte)

=2.1*0.254*169/2.0×105*(1.9*35+0.08*20/0.01)

=0.102mm

≤

0.30,

满足规范要求

3.顶板侧墙一侧上方裂缝1)

计算荷载效应

Moy

=

表中系数*(ｑgk+ｑqk)*Lo2)

=

0.0618*(20+85.59)*8.852

=

519.36

kN·m

2)

带肋钢筋，所以取值vi=1

3)

因为钢筋保护层厚度C

>

35，所以取C

=

354)

依据混凝土规范式8.1.3－3，计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力

σsk=Mk/(0.87*ho*As)=519.36×106/(0.87*750*4909)

=162.1N/mm

5)

依据混凝土规范式

8.1.2－4，计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，其中矩形截面积，Ate=0.5*b*h=0.5*1000*800=400000

mm2

ρte=As/Ate

=4909/400000

=

0.01236)依据混凝土规范式8.1.2－2，计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)

=1.1-0.65*2.2/(0.0123*162.1)

=0.3837)

计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist

=

1000/150

=7

8)计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=

(∑ni*di2)/(∑ni*vi*di)

=7*25*25/(7*1*25)=25

9)

依据混凝土规范式

8.1.2－1，计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9*C+0.08*Deq/ρte)

=2.1*0.383*162.1/2.0×105*(1.9*35+0.08*25/0.0123)

=0.149mm

≤

0.30,

满足规范要求4.顶板梁两侧方向裂缝1)

计算荷载效应

Moy

=表中系数*(ｑgk+ｑqk)*Lo2)+19.5*g/10*（3.5-1）/2=

0.0549*(20+85.59)*8.852

+24.37=478.397kN*m

2)

带肋钢筋，所以取值vi=1

因为钢筋保护层厚度C

>

35，所以取C

=

35

依据混凝土规范式

8.1.3－3，计算按荷载荷载效应的标准组合作用下，构件纵向受拉钢筋应力σsk=Mk/(0.87*ho*As)=478.397×106/（0.87*750*4105）=178.6N/mm

依据混凝土规范式

8.1.2－4，计算按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，其中矩形截面积Ate=0.5*b*h=0.5*1000*800=400000

mm2ρte=As/Ate

=4105/400000

=

0.0103

6)

依据混凝土规范式

8.1.2－2，计算裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数ψ

ψ=1.1-0.65*ftk/(ρte*σsk)

=1.1-0.65*2.2/(0.0103*178.6)

=0.323

7)

计算单位面积钢筋根数n

n=1000/dist

=

1000/150=7

8)

计算受拉区纵向钢筋的等效直径deq

deq=

(∑ni*di2)/(∑ni*vi*di)=7*25*25/(7*1*25)=259)

依据混凝土规范式

8.1.2－1，计算最大裂缝宽度

ωmax=αcr*ψ*σsk/Es*(1.9*C+0.08*Deq/ρte)=2.1*0.323*178.6/2.0×105*(1.9*35+0.08*25/0.01026)

=0.158mm

≤

0.30,

满足规范要求八、梁配筋验算渣池的顶板位置上设置了挖机平台，挖机重19.5t，二挖机平台的顶板下有TZL1梁，经过上述配筋验算及裂缝验算，荷载能通过顶板传递到梁上，梁布置图及渣池平面图如下。TZL1梁位置平面图由于挖机平台建立在顶板中间，平台的宽度为3.5米，顶板下是TZL1梁，梁截面尺寸为1000*2000，所以可近似看作挖机平台荷载直接通过顶板传递到TZL1梁上，通过理正结构验算连续梁最小配筋。连续梁设计(LXL-2)执行规范:《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),本文简称《混凝土规范》《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012),本文简称《荷载规范》钢筋：d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;P-HRBF335;Q-HRBF400;R-HRBF5001计算简图：2计算条件：荷载条件:均布恒载标准值:340.50kN/m 活载准永久值系数:0.50均布活载标准值:0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度:0.0%梁容重:25.00kN/m3 计算时考虑梁自重:考虑恒载分项系数:1.00 活载分项系数:1.20活载调整系数:1.00 配筋条件:抗震等级:不设防 纵筋级别:HRB400混凝土等级:C35 箍筋级别:HPB300配筋调整系数:1.0 上部纵筋保护层厚:35mm面积归并率:30.0% 下部纵筋保护层厚:35mm最大裂缝限值:0.400mm 挠度控制系数C:200截面配筋方式:双筋 按裂缝控制配筋计算3计算结果：单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN纵筋面积:mm2 箍筋面积:mm2/m裂缝:mm 挠度:mm梁号1:跨长=9300B×H=1000×2000左中右弯矩(-):-2794.5710.000-3258.188弯矩(+):0.0001394.6520.000剪力:1851.494-79.026-1929.495上部as:454545下部as:454545上部纵筋:406340004724下部纵筋:400040004000箍筋Asv:139613961396上纵实配:8E32(6434)5E32(4021)11E32(8847)下纵实配:8E32(6434)8E32(6434)8E32(6434)箍筋实配:4d14@140(4398)4d14@140(4398)4d14@140(4398)腰筋实配:14d20(4398)14d20(4398)14d20(4398)上实配筋率:0.32%0.20%0.44%下实配筋率:0.32%0.32%0.32%箍筋配筋率:0.44%0.44%0.44%裂缝:0.3920.0750.277挠度:-0.0001.253-0.000最大裂缝:0.392mm<0.400mm最大挠度:1.253mm<46.500mm(9300/200)本跨计算通过.梁号2:跨长=10300B×H=1000×2000左中右弯矩(-):-3258.1850.000-3674.985弯矩(+):0.0001850.882