设计说明 - 图文

预制钢筋混凝土管片：强度等级为C50，抗渗等级为P12； 工作井端头现浇部位：强度等级为C40，抗渗等级为P10； 2）钢筋：HPB300、HRB400； 3）钢材：Q235钢； 4）连接螺栓：8.8级M27。 4.2结构设计 4.2.1结构尺寸

盾构隧道内径采用φ5500mm，管片厚度为350mm厚，管片宽度1500mm。

4.2.2结构计算模型 1）计算原则

（1） 砂性土中采用水土分算计算水土压力，粘性土中采用水土合算计算水土压力；

（2） 竖直荷载考虑上覆土重。地层反力与竖向水土压力、衬砌自重和地面超载相平衡；

（3） 侧向荷载根据地层的侧压力系数或C、φ角计算；地面超载采用20KPa；

（4） 地震作用与主要荷载组合进行结构验算，并提高接头的整体抗震能力；

（5） 衬砌计算中考虑接头刚度的影响以及拼装应力、盾构千斤顶力的影响等施工荷载。

（6） 结构抗浮安全系数：考虑摩阻力时≥1.15，不考虑摩阻力时≥1.05。

（7） 管片裂缝宽度≤0.2mm。 2）计算模型

根据本工程地层情况、衬砌构造特点及施工工艺等，圆形隧道衬砌采用修正惯用法均质圆环模型。但考虑环向接头存在，整体的弯曲刚度

27

降低，取圆环抗弯刚度为ηEI（η为<1的弯曲刚性有效率，本次计算η取0.75计算），考虑错缝拼装后整体补强效果，进行弯矩的重分配，弯矩增大系数ξ＝0.3。下计算模型见图4.2-1。

η侧向水土压力自重垂直水土压力侧向水土压力自重隧道纵向MM /22M /22M1M /22M /22B/2B/2BM=M +M12M水平弹性抗力自重侧向水土压力自重基底竖向反力

图4.2-1计算模型

4.2.3计算荷载

盾构隧道结构设计主要考虑以下荷载：

盾构隧道主要荷载表 表4.2-1 荷载类型 荷载名称 结构自重 地层压力 荷载计算及取值 按构件实际重量计算。 计算截面以上的全部土柱重量，当覆土超过2D时采用泰沙基分层坍落拱理论计算； 永久荷载 结构上部和破坏棱体范围的根据实际情况分别考虑 设备及建筑物压力 静水压力及浮力 按最不利地下水位计算水压力。 混凝土收缩的影响按降低温度的混凝土收缩及徐变影响 方法计算。混凝土徐变的影响按提高温度的方法计算。 设备区一般按8kPa考虑，对于重设备重量 要设备按实际设备重量考虑 28

可变荷载 偶然载 侧向地层抗力及地层反力 地面车辆荷载及其动力作用 基本 地面车辆荷载引起的侧向土压力 可变 地铁车辆荷载及其动荷力作用 载 人群荷载 其施工荷载 他 可变 温度变化影响 荷载 荷地震作用 人防荷载 按20kPa的均布荷载考虑。 按20kPa的均布荷载作用于地层上考虑。 按地铁车辆荷载所采用的车辆轴重、排列和制动力计算，并按通过重型设备车辆考虑。 按4kPa计算。 盾构千斤顶推力、不均匀注浆压力，相邻隧道施工影响。 使用阶段温度变化根据本地实际温度情况考虑。施工期间按混凝土内部峰值考虑。 6度地震荷载。 6级人防荷载。 结构设计时，分别就施工阶段、正常运行阶段可能出现的最不利荷载组合进行结构强度、刚度和裂缝宽度验算。荷载工况组合及分项系数如下表。

荷载工况组合及分项系数表 表4.2-2 偶然荷载 序 荷载 永久荷载 可变荷载 号 组合验算工况 地震荷载 人防荷载 1 基本组合构件强度计算 1.35 1.4（1.3） 2 构件裂缝宽度计算 1.0 1.0 3 构件变形计算 1.0 1.0 4 抗震荷载作用下构件强度验算 1.2（1.0） 1.3 5 人防荷载作用下构件强度验算 1.2（1.0） 6 构件抗浮稳定验算 1.0 注：括号内数字表示该荷载在对结构有利时的分项系数取值。 4.2.4内力计算结果

计算断面采用右CK15+562处断面，隧道覆土18.8m，计算荷载采用标准值，计算结果见图4.2-2。管片配筋（管片配筋外侧12Φ18，内侧

1.0 29

10Φ20）/环，环、纵向连接采用8.8级的M27螺栓；最大裂缝满足裂缝宽度允许值0.2mm要求。

图4.2-2准永久组合弯矩（KN*M）

图4.2-3准永久组合轴力图

30