软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书

软土地域地铁盾构地道课程设计说明书（共00页）姓名杨均学号070849导师丁文琪土木匠程学院地下建筑与工程系2010年7月1．设计荷载计算1.1结构尺寸及地层表示图2q=20kN/m000人工填土50531kN/m0褐黄色黏土0031kN/m0灰色砂质粉土035kN/m30083488灰色淤泥质粉质黏土K5kN/m34L1L26c=12.2kPa107373821B1B2灰色淤泥质黏土5kN/m329c=12.kPa1381382D35055003506200图1-1结构尺寸及地层表示图如图，依据要求，对灰色淤泥质粉质黏土上层厚度进行调整：h灰1350+849*5043800mm。依据课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。1.2地道外头荷载标准值计算（1）自重（2）竖向土压若按一般公式：nqihi2因为i1h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m，属深埋地道。应依据太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：太沙基公式：此中：（加权均匀值8.901.6457.204.2057.70）5.85则：普氏公式：取竖向土压为太沙基公式计算值，即：2pe1189.02KN/m。（3）拱背土压G2(1)Rc22(1)2.92527.628.72kN/m44。此中：1.6458.01.287.17.6KN/m3。1.6451.28（4）侧向主动土压此中：pe1189.02KN/m2，则：qe2(189.027.45.85)2(4507.70212.1tan(4507.702tan2)2)154.06KN/m（5）水压力按静水压考虑：竖向水压：侧向水压：（6）侧向土壤抗力衬砌圆环侧向地层（弹性）压缩量：此中：衬砌圆环抗弯刚度取EI3.451071.0×0.353123265.6KNm212衬砌圆环抗弯刚度折减系数取0.7；则：（7）拱底反力此中：1.287.17.6KN/m3，与拱背土压对应1.6451.28则：P=189.02+ππ2。R2（8）荷载表示图图1-2圆环外头荷载表示图2．内力计算2.1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，此中荷载采纳设计值，即考虑荷载组合系数。计算结果以下表（已考虑荷载组合系数）：表2-1地道圆环内力计算结果垂直荷载水平荷载水平三角荷载地基抗力自重截面/度内力p+pw1qe1+qw1qe2+q-qe1-qw1q=kδg每米内力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内力（红色线条）散布图以下：图2-1弯矩散布图（KNm）图2-2轴力散布图（受压KN）图2-3剪力散布图（KN）3．标准管片(B)配筋计算3.1截面及内力确立由上述内力计算，取80截面处内力进行内力计算。依据修正习用法中的η-ξ法，因为纵缝接头的存在而致使结构整体刚度降低，取圆环整体刚度为：而管片的内力：3.2环向钢筋计算假定为大偏爱构件。取：采纳对称配筋：此中：钢筋采纳HRB335钢，则由此：得：确为大偏爱。由此算出：取：选配4B14（A/g=615.75mm2）。3.3环向弯矩平面承载力验算（按偏爱受压验算）查《混凝土结构基来源理》表4-1，得轴心受压稳固系数：取2知足要求。3.4箍筋计算依据《混凝土结构基来源理》，依据偏爱受压构件进行计算。剪跨比：故取3.0。矩形截面钢筋混凝土偏爱受压构件斜截面抗剪承载力：此中：ft——混凝土抗拉强度（1.89N/mm2）fyv——钢筋抗剪承载力（HPB235级，210N/mm2）Nc——轴向压力（要求0.3fcA）查验轴压力上限：又由：Vcu1.753既不需要31计算配箍，按结构要求即可。依据《混凝土结构基来源理》中所述结构要求，选配四肢箍A8@200。4．基本使用阶段验算4.1抗浮验算盾构地道位于含地下水的土层中时遇到地下水的浮力作用，故需验算地道的抗浮稳固性，用抗浮系数：此中：G/——地道自重G——拱背土压力P——垂直荷载Rj——井壁与土壤间摩擦力Q——水浮力则：（注：上述计算中因为相关于垂直荷载摩擦力特别小，为计算简易，将摩擦力忽视不计）知足要求。4.2管片局部抗压验算因为管片连结时在螺栓上施加预应力，故需验算螺栓与混凝土连结部位的局部抗压强度。在于应力作用下，混凝土所遇到的局部压应力：此中：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：则：即需在螺帽下设置必定厚度的内径为31mm、外径为130mm的钢圆环垫片。4.3管片裂痕验算00取最大弯矩处进行裂痕验算（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；裂痕宽度：WtkC1C2C3ss(30d)Es0.2810，此中：C1——钢筋表面形状系数（对带肋钢筋取1.0）C2——作用长久影响系数（取1+0.5N1/Ns=1.5）C3——与构件受力性质相关的系数（取0.9）——配筋率（0.0060.02）则：Wtk445.88(30142.01050.28100.006；不知足要求，需增添钢筋。经计算，钢筋改配为6B16即可知足要求，验算过程以下：ssNs(esz)2390.33×103×(182.36-163.57)=227.59N/mm2Asz1206.37×163.57，则：Wtk0.9227.59(3016)2.01050.28100.006；知足要求。同理，对标准管片进行验算，也需增添配筋为6B16。综上所述，衬砌管片的配筋量由裂痕要求控制。弯矩越小，裂痕越大？4.4管片接缝张开验算管片拼装之际因为遇到螺栓（8.8级），在接缝上产生预应力：此中：N1——螺栓预应力惹起的轴向力（由《钢结构基来源理》取280KN）e0——螺栓与重心轴偏爱距（取25mm）F、W——衬砌截面面积和截面距当接缝遇到外荷载，由外荷载惹起的应力：此中：N2、M2——外荷载，由外荷载惹起的内力F、W——衬砌截面面积和截面距0选用最不利接缝截面（8），计算以下：由此可得接缝变形量：此中：E——防水涂料抗拉弹性模量（取3MPa）l——涂料厚度（取5mm）则：若用两只螺栓：即环向每米宽度内采纳两只螺栓即可知足要求。4.5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：为大偏爱受压,则：知足要求。b正弯矩接头（8截面处）：由：为大偏爱受压,则：知足要求。5．结构说明（1）混凝土保护层厚度地下结构的特色是外侧与土、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添5~10mm。本设计中c=40mm。（2）横向受力钢筋为便于施工，将横向钢筋与纵向散布钢筋制成焊网。外侧横向钢筋为一闭合钢筋圈，内侧钢筋则沿横向往常配置。（3）散布钢筋因为考虑混凝土的缩短、温差影响、不均匀沉降等要素的作用，一定配置必定数目的纵向散布钢筋。纵向散布钢筋的配筋率：顶、底板应大于0.15%，对侧墙应大于0.20%，则本设计的纵向散布钢筋：顶、底板（一侧）：122；0.15%1000600450mm=452mm)2s侧墙（一侧）：122；1000600600mms=616mm)2中墙（一侧）：122。0.20%1000400400mms=452mm)2（4）箍筋断面厚度足够，不用配置箍筋。（5）刚性节点结构框架转角处的节点结构应保证整体性，依据此处钢筋的部署原则，此点结构说明以下：a沿斜托独自