盾构管片计算书（郭志奇给）.doc

3号线出、入段线区间 盾构管片结构计算书 计 算： 复 核： 审 核： 中铁隧道勘测设计院有限公司 2012年11月 成都目 录 1、计算原则 1 2、计算标准 1 3、计算断面 1 4、计算基本假定及模型 2 5、模型计算分析 3 6、作用效应组合 5 7、计算结果及分析 6 8、附图 8 成都地铁3号线一期盾构区间标准断面结构计算书 1、计算原则 1.1 区间隧道结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用以分项系数的设计表达进行设计。 1.2 结构构件根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行下列计算和验算。 （1）承载力：所有结构构件均应进行承载力（包括压曲失稳）计算。 （2）变形：对使用上需控制变形值的结构构件，应进行变形验算。 （3）抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，需进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，需按荷载的短期效应组合并考虑长期效应组合的影响求出最大裂缝宽度进行裂缝宽度验算。 1.3 结构计算简图的确定，需符合结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用。 2、计算标准 2.1 对于盾构法施工隧道，按荷载的短期效应组合，并考虑长期效应组合的影响所求得的钢 筋混凝土裂缝允许宽度不大于0.2mm。 2.2 区间结构安全等级为一级，结构重要性系数取1.1，偶然组合时取1.0。 2.3 区间结构按7(地震烈度设防；按6级人防设防。 2.4 作用效应计算模式不定性分项系数取为1.0，结构几何尺寸分项系数取为1.0，作用效应系数均取为1.0。 3、计算断面 依据《北郊车辆段出、入段线区间详勘报告》的工程地质勘察报告，地层主要计算参数见表1，隧道衬砌结构参数见表1： 各土层物理、力学参数建议值表 表3-1 层 序 地层名称 重 度γ (kN/m3) 干重 度 γd (kN/m3) 快剪 饱和快剪 三轴压缩(uu) 三轴压缩 （cu） 静止侧压力系数 k0 泊松比 v 基床系数 (MPa/m) 承载力特征值fak (kPa) C (kPa) φ(°) C (kPa) φ (°) C (kPa) φ (°) C (kPa) φ (°) 垂直 Kv 水平Kx 1-1 杂填土 5.0 10.0 0.75 0.43 15 10 1-2 素填土 8.0 10.0 10 8 0.55 0.35 20 15 80 3-1-1 新黄土 16.5 13.7 30.0 20.0 15 13 30 15 33 18 0.46 0.32 40 42 160 3-1-2 新黄土 19.2 15.5 28.0 16.0 17 12 28 14 30 24 0.42 0.30 40 35 140 3-2 古土壤 18.6 15.2 32.0 20.0 21 14 25 16 26 21 0.44 0.31 50 45 170 4-1-1 老黄土 18.8 14.9 20.0 12.0 20 10 20 14 22 16 0.42 0.30 50 45 140 4-1-2 老黄土 19.6 15.8 28.0 14.0 20 12 24 16 26 18 0.40 0.29 50 45 150 4-2 古土壤 19.5 15.7 30.0 18.0 20 13 25 15 28 20 0.45 0.31 50 45 170 盾构区间计算工况 表3-2 计算编号 围岩级别 埋深（m） 水位 里程 DG1 Ⅴ级 11.6 14.9 YDK10+140 3.2 工程材料 （1）混凝土： 衬砌环预制钢筋混凝土管片混凝土强度等级为C50，抗渗等级≥S10 （2）钢筋： HPB235、HRB335钢筋。 4、计算基本假定及模型 4.1 基本假定 （1）假定支护结构为弹性梁，且梁的变形为小变形，将结构离散为足够多个等厚度直杆梁，进行整体分析。 （2）假定支护与周围岩土体间密贴，结构一次成型。回填材料的力学参数不小于周围岩土体的力学参数，且回填密实。 （3）用布置于各节点上的法向弹簧单元来模拟围岩与结构间的相互约束，即不计结构与周围岩土体间的切向摩擦力；假定弹簧不承受拉力，即不计围岩与衬砌间的粘结力。弹簧受压时的反力即为围岩对结构的弹性抗力。 4.2 计算模型与计算简图 目前国内常用的盾构计算模型可分为四种：弹性匀质圆环法、梁～弹簧模型计算法、弹性地基梁法和有限元法。本次盾构隧道衬砌内力计算采用弹性地基梁法进行计算。弹性地基梁法采用SAP程序软件进行模拟计算分析。 结构计算简图如下图： 图2 弹性-地基梁模