浅论盾构区间结构设计
特殊管片采用钢管片时,临时钢管片拆卸方便,但加工难度大,成本高;采用钢筋混凝土管片虽拆卸难度较高,但成本低,制作简单。钢筋混凝土切割和植筋技术的发展已经非常普遍,建议采用钢筋混凝土特殊管片。
6、管片结构设计
6.1计算原则
1)砂性土中采用水土分算计算水土压力,粘性土中采用水土合算计算水土压力;
2)竖直荷载考虑上覆土重。地层反力与竖向水土压力、衬砌自重和地面超载相平衡;
3)侧向荷载根据地层的侧压力系数或c、φ角计算;地面超载采用20KPa;
4)地震作用与主要荷载组合进行结构验算,并提高接头的整体抗震能力;
5)衬砌计算中考虑接头刚度的影响以及拼装应力、盾构千斤顶力的影响等施工荷载。
6)结构抗浮安全系数:考虑摩阻力时≥1.15,不考虑摩阻力时≥1.05
7)管片裂缝宽度≤0.2mm.
6.2计算荷载盾构隧道结构设计主要考虑以下荷载:
﹒地面超载(一般情况下按20kpa计)
﹒结构自重G
﹒垂直和水平土压力Q1、E1-E2
﹒水压力
﹒侧向地层抗力
﹒地层反力
﹒施工荷载(盾构千斤顶力)
﹒结构内部荷载
﹒特殊荷载(地震荷载、人防荷载)
结构设计时,分别就施工阶段、正常运行阶段可能出现的最不利荷载组合进行结构强度、刚度和裂缝宽度验算。但特殊荷载阶段每次仅对一种特殊荷载进行组合,并考虑材料强度综合调整系数(不需验算裂缝宽度)。
6.3计算简图计算断面采用YCK1+400处断面,埋深约9m,计算荷载采用标准值,计算结果见图4.1-2:
图1计算模型
6.4分析
配筋情况(每环):
环向钢筋:12φ18;纵向钢筋:18¢10.具体配筋见下图:
管片标准块配筋图
7、结论1、盾构隧道采用单层衬砌柔性结构可以满足结构受力及变形等要求;
2、管片配筋含钢量154.5kg/m3,即保证了结构承载要求,同时又具有一定的经济性。
参考文献
1.《地铁设计规范》(GB50157-2003),北京:中国计划出版社,2003
2.《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999),北京:中国计划出版社,1999