盾构法隧道衬砌结构设计(设计)..ppt

4.1.1盾构法衬砌设计流程 盾构法隧道衬砌设计通常按照以下步骤进行： （1）遵守相关规划、规范或标准 （2）确定隧道的内部尺寸 设计的隧道内径应该由隧道功能所需要的地下空间决定。 地铁隧道 公路隧道； 给、排水管道计算流量； 普通管道 4.1.3设计常用名词及图示符号 管片： 盾构隧道最初衬砌的弧形构件，也适用于预制混凝土管片。 扩大管片衬砌：在管片衬砌系统中，除去关键的管片外，其余管片均在盾构中安装，在盾构正后面，当关键的管片被插入时，衬砌随即也完成。 连接缝的类型：  2、土压力 土压力应该沿隧道断面径向作用于衬砌上，或者分解为水平和垂直方向的土压力。 （1）水平土压力 从隧道衬砌拱部至底部，作用于衬砌形心处的水平土压力。它的大小由垂直土压力乘以土的侧压力系数所确定(图4-16） 4.2.2.4 静荷载 静荷载（管片自重）是作用于隧道横断面形心上的垂直方向荷载，一次衬砌的静荷载按照等式（4-19）或（4-20）来计算 如果断面是矩形 2 c W R p = 考虑自重对地基的反作用力： 其中： 不考虑自重对地基的反作用力： 4.2.2.5 地面超载 地面超载增加了作用于衬砌上的土压力，道路交通荷载、铁路交通荷载、建筑物的重量作用于衬砌上的力即为地面超载。 地面超载及其参考值如下： 公路车辆 铁路车辆 建筑物 公路车辆荷载：10kN/m2； 铁路车辆荷载：25kN/m2 建筑物的重量：10kN/m2 4.2.2.6 地基反作用力 当计算衬砌中的内力时，必须确定地基反力的作用范围、大小及方向。地基反力通常分为两种： (1)独立于地基位移而定的反力pe2； (2)从属于地基位移而定的反力。 地基反力是地基反作用力系数和衬砌位移的产物，由围岩韧度和管片衬砌刚度决定，而管片衬砌的刚度取决于管片刚度及接缝的数目和类型。 弹 簧 的 侧 向 位 移 ： 设计实例： 根据以下条件，设计基本荷载(考虑地基反作用力）。 4.2.2.7 内部荷载 由于隧道拱部悬挂设备或内部水压力而引起的荷载应该进行核查。 4.2.2.8 施工时期的荷载 以下荷载是施工时作用在衬砌结构上的荷载： (1)盾构顶进推力；(2)运输和装卸时的荷载;(3)背后注浆压力;(4)直立操作时的荷载;(5)其它荷载 盾构千斤顶推力是最主要的力，其它压力随着荷载条件的给定均取某一参考值。 4.2.2.9地震影响 考虑地震的影响，进行抗震设计。 4.2.2.10 其它荷载 如果需要，应该检查临近隧道对开挖的影响和不均匀沉降的影响。 封顶管片形式 小封顶块，拼装形式有两种：径向楔入、纵向插入。 连接缝：衬砌的间断处及管片之间的接触面。 计算中使用的符号范例 4.2 盾构衬砌结构设计方法 软土的物理特征规定如下： 设计原理： 设计原理是为检验盾构隧道衬砌的安全性。在隧道衬砌报告中，都应该阐述设计计算的必要性、设计概念的假设、设计寿命、检查永久安全性等问题。  1、荷载的种类 必须考虑的荷载： （1）土压力；（2）水压力；（3）静荷载；（4）超载；（5）地基反作用力（如果必须的话）。 应该考虑的荷载： （6）内部荷载；（7）施工期间的荷载；（8）地震效应。 特别荷载： （9）邻近隧道的影响；（10）沉降的影响；（11）其它荷载。 4.2.2 荷载 隧道的断面及周围的土体情况图 (2)垂直土压力 将垂直土压力作为作用于衬砌顶部的均布荷载来考虑。 (2)垂直土压力 当覆土厚度较小，小于2倍的隧道外径时。 当覆土厚度H＞2D时，地基中产生拱效应的可能性较大，可以考虑在设计计算时采用松弛土压力（图4－19）。 砂质,当H1～2D（D为管片外径）时多采用松弛土压力； 粘性, 硬质粘土（N≥0）良好地基，H1～2D时多采用松弛土压力 中等固结的粘土（4≤N＜8）和软粘土（2≤N＜4）,将隧道的全覆土重力作为土压力考虑实例比较常见。 (2)垂直土压力  松弛土压力的计算，一般采用太沙基公式。垂直土压力的下限值虽然根据隧道使用目的的不同，但一般将其作为相当于隧道外径的2倍的覆土厚度的土压力值。当地层为互层分布时，以地层构成中的支配地层为基础，将地层假设为单一土层进行计算，或者就以互层的状态进行松弛土压力的计算。 (2)垂直土压力  如果隧道位于潜水位以上 水平土压力也能用五边形模型估计为均载或均匀可变荷载。 一般情况下作用在衬砌上的水压力为静水压力 4.2.2.3水压力 若采用静水压力，则管片上各点处的水压力为 若采用垂直均布荷载和水平均匀