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目录

TOC\o1-3\h\u1设计资料 1

1.1结构尺寸及地层示意图 1

2荷载计算 2

2.1自重 2

2.2竖向均布地层荷载 2

2.3水平均布地层荷载 2

2.4按三角形分布的水平均布地层压力 3

2.5拱底反力 3

2.6侧向土层抗力 3

2.7荷载示意图 4

3衬砌内力计算 4

4标准管片配筋计算 5

4.1环向钢筋计算 5

4.1.1按最大负弯矩配筋计算 5

4.1.2按最大正弯矩配筋计算 6

4.1.3环向弯矩平面承载力计算 8

4.1.4箍筋计算 8

5隧道抗浮验算 8

6纵向接缝验算 9

6.1接缝强度验算 9

6.1.1.负弯矩接头（105°截面） 9

6.1.2正弯矩接头（10°截面） 10

6.2接缝张开裂度验算 11

7裂缝张开验算 12

8环向接缝验算 13

9管片局部抗压验算 14

10构造说明 15

11参考文献 16

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1设计资料

1.1结构尺寸及地层示意图

如图所示，为一软土地区地铁盾构隧道的横断面，由一块封顶块K，两块邻结块L，两块标准块B以及一块封底块D六块管片组成，衬砌外径6200mm，厚度为350mm，采用通缝拼装，混凝土强度为C50，环向螺栓为5.8级，地层基床系数。管片裂缝宽度允许值为0.2mm,接缝张开允许值为3mm。地面超载为20KPa。试计算衬砌受到的荷载，并用荷载结构法，按均质圆环计算衬砌的内力，画出内力图，并进行隧道抗浮,管片局部抗压,裂缝,接缝张开等验算及一块标准管片配筋计算。

图一：结构尺寸及地层示意图

如图，按照课程设计要求，调整灰色淤泥质粉质粘土上层厚度（ABC=103）：

1355+103×80=9595mm

2荷载计算

2.1自重

自重：

式中：－钢筋混凝土重度，一般采用

－管片厚度

2.2竖向均布地层荷载

=1\*GB3①竖向地层荷载：

=2\*GB3②地面超载：

=3\*GB3③近似均布拱背土压力：

其中：

竖向均布地层荷载：

2.3水平均布地层荷载

其中：

－衬砌圆环侧向各个土层土壤重度的加权平均值

－衬砌圆环侧向各个土层土壤内摩擦角的加权平均值

－衬砌圆环侧向各个土层土壤粘聚力的加权平均值

则水平地层均布荷载：

2.4按三角形分布的水平均布地层压力

其中：

2.5拱底反力

2.6侧向土层抗力

其中：

由《混凝土结构设计规范》知：C50，

衬砌圆环抗弯刚度:

衬砌圆环抗弯刚度折减系数:

地层基床系数：

圆环水平直径处受荷载后最终半径变形值：

则侧向土层抗力：

取

2.7荷载示意图

0

图一：结构尺寸及地层示意图

3衬砌内力计算

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，隧道圆环内力计算表，见附表。

由表中数据可知：

10°最大正弯矩，轴力最小

105°最大负弯矩。轴力最大

4标准管片配筋计算

由上述内力计算，取，进行内力计算，衬砌管片同时受到较大的正弯矩与负弯矩，采用对称配筋。简化模型为b=1000mm，h=350mm，保护层厚度取50mm。根据修正惯用法中的法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取整体圆环刚度为，取。

4.1环向钢筋计算

4.1.1按最大负弯矩配筋计算

取105°断面的最大负弯矩、最大轴力。

、进行计算。

假设为大偏心构件：

根据修正惯用法中的法，在计算衬砌内力的时候是增加的。

因此，考虑修正系数，在最大负弯矩时：

取：

采用对称配筋：

其中：，，

钢筋选用HRB355钢，则：

由此：

得：

近似取：

经验证，按最大负弯矩配筋时为大偏心构件。对取矩：

由此算出：

因此选配（%）

4.1.2按最大正弯矩配筋计算

取10°断面的最大正弯矩、最小轴力。

、进行计算：

假设为大偏心构件：

根据修正惯用法中的法，在计算衬砌内力的时候是增加的。

因此，考虑修正系数，在最大正弯矩时：

假设为大偏心构件:

取：

采用对称配筋：

其中：，，

钢筋选用HRB355钢，则：

由此：

得：

近似取：

经验证，按最大正弯矩配筋时为大偏心构件。对取矩：

由此算出：

因此选配

从安全角度考虑按最大正弯矩配筋。

4.1.3环向弯矩平面承载力计算

根据《混凝土结构设计原理》表5-1，得轴心受压稳定系数：

，

纵向配筋率：

故满足环向弯矩平面承载力要求。

4.1.4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。由于衬砌圆环所受剪