9-4 衬砌断面设计.pptx

地下建筑结构第9章 盾构法隧道结构 知识点4 衬砌断面设计陈海明 博士 副教授 安徽理工大学-城市地下空间工程 安徽理工大学-城市地下空间工程 衬砌结构在各个工作阶段内力计算完成后，就可分别或组合几个工作阶段的内力情况进行断面设计。 在基本使用荷载阶段，需进行抗裂或裂缝限制，强度和变形等验算。 组合基本荷载阶段和特殊荷载阶段的衬砌内力时，一般仅进行强度检验，变形和裂缝开展可不予以考虑。 9.4 衬砌断面设计 安徽理工大学-城市地下空间工程 (一) 抗裂计算 偏压构件断面上的内力分别为弯矩M、轴向力N。 混凝土抗拉极限应变值 9.4.1 抗裂及裂缝限制的计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 (一) 抗裂计算 受拉钢筋的应变值 混凝土最大压应变 受压钢筋的应变值 9.4.1 抗裂及裂缝限制的计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 (一) 抗裂计算 求出裂缝出现前的中和轴的位置 K或Ke0都要求≥1.3。 （二）裂缝宽度验算 可参考混凝土结构设计规范和水工结构设计规范。 9.4.1 抗裂及裂缝限制的计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 衬砌结构根据不同工作阶段的最不利内力，分别进行正负弯矩的偏压构件强度计算和截面设计。 基本使用荷载阶段，隧道衬砌结构构件的强度计算采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）。 隧道衬砌结构接缝为薄弱部位，采用管片错缝拼装，纵向螺栓，环缝面上的凹凸榫槽加强接缝刚度。断面强度计算时弯矩M乘以传递系数1.3，接缝则乘以折减系数0.7。 9.4.2 衬砌断面强度计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 为满足隧道使用上和结构计算的需要，必须对衬砌圆环的直径变形量计算和控制，直径变形的计算可采用一般结构力学方法求得。 9.4.3 衬砌圆环的直径变形计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 9.4.3 衬砌圆环的直径变形计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 9.4.3 衬砌圆环的直径变形计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 9.4.3 衬砌圆环的直径变形计算 各种荷载条件下的圆环水平直径变形系数 表9-9 安徽理工大学-城市地下空间工程 (一) 接缝张开的验算 管片拼装之际由于受到螺栓预应力的作用，在接缝上产生预压应力 9.4.4 纵向接缝计算 9-24 接缝预压应力 安徽理工大学-城市地下空间工程 (一) 接缝张开的验算 当接缝受到外荷后的应力状态 9.4.4 纵向接缝计算 9-24 接缝预压应力 9-26 最终接缝应力 9-25 外力作用下的接缝应力状态 安徽理工大学-城市地下空间工程 (二) 纵向接缝强度计算 都采用一种近似的计算方法，实际的接缝承载能力必须通过接头试验和整环试验求得。 接缝强度的安全系数可以根据工程实际的使用要求进行确定，一般接缝强度的安全系数应大于断面强度安全系数。 接缝强度计算时，近似地把螺栓看作受拉钢筋按钢筋混凝土截面进行。 一般先假定螺栓直径、数量和位置，然后对接缝强度的安全度进行验算。 9.4.4 纵向接缝计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 (二) 纵向接缝强度计算 x≤0.55h0，大偏心受压。 x0.55h0，小偏心受压。 9.4.4 纵向接缝计算 满足K≥1.55 纵向接缝强度计算简图 安徽理工大学-城市地下空间工程 (二) 纵向接缝强度计算 纵向接缝中环向螺栓位置a（高度）的设置 管片厚度大于400mm 设双排螺栓，内外排螺栓孔的位置离管片内外二侧不小于100mm； 管片厚度小于400mm 设有单排螺栓，则螺栓孔位置大致为管片厚度的1/3处。 9.4.4 纵向接缝计算 纵向螺栓位置图 安徽理工大学-城市地下空间工程 9.4.5 环向接缝计算 安徽理工大学-城市地下空间工程 9.4.5 环向接缝计算