盾构隧道管片衬砌结构荷载结构模型.pptxVIP

① 保持围岩稳定，可以长期承受作用于盾构隧道上的全部荷载； ② 可以承受施工过程中的千斤顶推力及注浆压力等施工荷载； ③ 满足防渗要求； ④ 满足环境保护要求。;隧道的使用功能； 结构运营寿命； 运营空间要求，如净空、线路、施工精度等； 预埋件结构，如起吊件、连接预埋件等； 防水要求； 规范规定的要求等。;管片设计流程;2、设计条件拟定;我国盾构技术概况;我国盾构技术概况;（2）管片类型;（3）管片的厚度与幅宽;（4）管片衬砌环的分块方式;（5）管片的接头角与插入角;(6)管片环楔形量;（a）普通环；（b）单侧楔形环；（c）两侧楔形环;(7)管片的拼装;;(1) 在相同地层条件下，错缝式拼装与通缝式拼装管片结构中的受拉受压区域基本相同，错缝式拼装盾构隧道中接头及其周围处的弯矩与相同条件下通缝式拼装管片相比有较大幅度的改变。错缝式拼装的最大弯矩较大，而相应的轴力却较小，不同的拼装方式附加内力的大小和分布规律也有较大的区别。这就给配筋提出了更高的要求。 (2) 错缝拼装管片弯矩绝对值的最大值较通缝拼装管片弯矩绝对值的最大值大，而在此位置错缝拼装的轴力较通缝拼装的轴力小，错缝拼装弯矩绝对值最大值比通缝拼装弯矩绝对值最大值大50％左右，轴力小20％左右，并且不同的拼装方式又有所不同。 (3) 在相同埋深、相同地质条件下，通缝式拼装结构的位移值要比错缝式拼装结构的位移值大20％左右；不同的错缝式拼装方案下，结构的位移值相差不大，在10％以内。;方法;我国盾构技术概况;(8)接头构造;;二.盾构隧道管片衬砌结构 计算方法 ;国内外管片结构设计方法; 根据对管片接头的不同力学模型假设，可将管片结构设计方法主要分为（修正）惯用法、多铰圆环法和梁－弹簧模型法。不同设计方法的区别主要在于对管片接头抗弯刚度的取值差异。 ;2.1盾构隧道衬砌结构计算方法特征分析;2.2盾构隧道衬砌结构计算荷载;2.3衬砌结构与地层之间的作用 ;2.4衬砌结构的力学模型和计算方法;管片接头抗弯刚度;盾构隧道纵向结构性能;3、荷载计算;③Terzaghi理论;（2）荷载的分类与组合;将垂直土压力看做作用于衬砌顶部的均布荷载，其大小根据隧道的覆土厚度、断面形状、外径和围岩条件决定。;一般来说，当垂直土压力采用松弛土压力时，考虑施工时的荷载以及隧道竣工后荷载的变化，往往设定一个土压力的下限值。在排水、电力及通信隧道中一般将其作为相当于隧道外径2倍覆土厚度的土压力，铁路隧道则采用隧道外径的1.0～1.5倍的覆土厚度的土压力值或采用200kN/m2。;计算水平压力有两种方法： ⑴对于粘性土，水压力作为土压力的一部分考虑； ⑵对于砂性土和自立性好的硬质粘土及固结粉土，水压力与土压力分开考虑； ⑶对于中间土和岩质地层，可以将渗透系数10-4~10-3cm/s作为分界值。;侧压力系数的选定对设计截面力有很大影响，要充分考虑地基条件和荷载条件，同时参照类似工程进行慎重研究。;外水压力主要分析处理方法： 　　⑴外水压力为作用于衬砌外缘的面力（常采用）； 　　⑵外水压力当作渗透体积力（较符合外水压实际情况）。;地层抗力为隧道结构产生变形向土体挤压时产生的被动抗力，其值根据Winkler假定计算。;全周弹簧模型的地层反力按照管片径向及切向的变形量来评价，根据Winkler假定计算。地基弹簧模型有只受压的部分地基弹簧模型和受拉的全周弹簧模型有两种;计算模型;①均质圆环模型;惯用法不考虑接头对整体刚度的折减和对局部弯矩的分配作用（即η=1，ξ=0） 基于Winkler理论，假设地层反作用在水平方向±45o范围内按三角形形态分布。;②铰接圆环模型;当采用通缝式拼装时，在理想情况下各环的受力情况相同； 当使用错缝式拼装时，纵向接头引起衬砌圆环间的相互咬合或位移协调作用，将对其有影响的前后衬砌圆环和衬砌圆环作为计算对象； 采用空间结构模型进行分析（通常采用中间1个整环加前后2个半幅宽环进行计算），并用径向抗剪刚度Kr和切向抗剪刚度Kt来体现纵向接头的环间传力效果。 由变形引起的地层被动抗力则通过径向和切向的“地层弹簧”进行模拟，代替原来三角形或月牙形分布的假定;壳—弹簧计算模型;6、二次衬砌;? 二次衬砌完工后又出现新增荷载（如内水压力增大）、局部作用有较大荷载； ? 周围有开挖施工致使荷载发生变化； ? 土压水压存在历时效应； ? 隧道轴向刚度需要加大等。 此时要充分考虑一衬与二衬的接合状态，来计算两种衬砌的荷载分担、应力分担及其工作状态。