盾构管片螺栓力学计算c

1 管片螺栓复核计算管片螺栓复核计算 对管片纵向 环向螺栓均为机械强度为 5 8 级或 6 8 级的 M24 及 5 8 级 M30 螺栓 的各工况进行验算 验算螺栓纵 环向螺栓应考虑如下几种情况 纵向螺栓应考虑的 是地震产生横波而产生的水平惯性力验算螺栓 纵向连接螺栓验算 环向螺栓主要是 考虑管片受力后产生的剪力及弯矩与轴力产生偏心作用 同时亦要计算管片之间剪力 验算 1 纵向螺栓的验算 纵向螺栓的验算 1 地震工况验算 地震动的横波与隧道纵轴正交或地震动的纵波与隧道纵轴平行 都会沿 隧道纵向产生水平惯性力 使结构发生纵向拉压变形 其中以横波产生的纵 向水平惯性力为主 取波长为 160m 一半由管片及螺栓传递 本区间位于 7 度地区 水平地震系数 0 1 综合影响系数 80 WKnT hc h K 考虑到本段区间地层复杂 因此 1 c n 其拉力为 0 1 1 80 134 3 1074 4KN 80 WKnT hc 按抗震规范 5 4 1 抗震不考虑得要性系系 1 1 荷载分项系数取 1 3 抗震 规范 5 4 2 抗震调整系数 0 85 F 0 85 1 3 1074 4 1187 2KN 纵向采用 10 根 M24 承受拉力 截面积 A2 353mm2 336 3N mm2 nA T 353 10 10 2 1187 3 纵向采用 10 根 M30 承受拉力 截面积 A2 561mm2 211 6N mm2 nA T 561 10 10 2 1187 3 因此采用 10 根 M24 或 M30 均可满足抗地震要求 2 2 纵向连接螺栓验算 区间 环与环连接螺栓剪力图 最大剪力为 3 4 KN 区间 环与环连接螺栓剪力图 最大剪力为 4 8 KN 从计算管片的环与环剪力图中可知 此工况剪力较小 此工况不为控制工况 3 不均匀地基轴向变形验算 施工中图已对隧道通过下部存在的软弱土层采用了袖阀管注浆进行地层固 3 处理后的地基相对均匀 因此不再考虑其不均匀地基的影响 二 环向螺栓的验算 二 环向螺栓的验算 xx 区间每环管片计算的相应弯矩 轴力 纵向剪力汇总如下 单位 M KN m N KN V KN M86 60 48 80 2 70 65 50 42 60 52 90 N591 20 709 20 813 30 643 70 818 90 862 10 右线断面一 V178 40 30 20 155 00 83 30 25 00 29 40 M80 90 37 50 11 50 70 60 43 60 49 20 N657 60 776 10 882 00 696 20 885 50 912 10 右线断面二 V176 10 50 10 167 00 86 20 50 10 44 60 M106 80 42 40 11 10 91 90 88 80 90 10 N494 20 587 30 674 70 612 90 694 00 705 60 右线断面三 V158 80 3 50 177 10 80 30 10 50 22 00 M86 30 39 20 16 40 78 00 49 00 53 80 N676 10 800 20 910 60 691 00 917 60 944 60 左线断面一 V182 10 49 40 173 30 80 60 54 10 53 50 M108 50 44 60 20 80 99 40 84 50 76 30 N757 30 885 10 990 40 765 90 1011 20 1037 90 左线断面二 V207 20 44 30 205 10 88 80 52 60 58 40 M100 60 40 50 8 40 85 50 77 50 84 00 N485 60 574 80 661 30 611 70 677 90 689 00 左线断面三 V153 60 0 10 170 60 82 20 10 60 19 30 dd 区间每环管片计算的相应弯矩 轴力 纵向剪力汇总如下 单位 M KN m N KN V KN m84 80 34 40 7 10 65 20 53 40 61 60 n691 60 773 90 858 00 852 70 868 20 882 10 右线断面一 v178 10 46 60 187 60 128 90 29 90 16 40 m71 50 30 40 7 40 61 70 44 80 50 10 n508 10 593 70 673 20 540 80 681 50 702 70 右线断面二 v139 60 29 60 139 60 67 70 29 10 29 80 m112 20 47 90 11 90 94 80 85 50 90 70 n536 50 647 40 738 60 613 20 762 90 782 90 右线断面三 v173 80 0 40 184 40 77 00 13 50 28 10 m132 30 55 40 19 90 128 00 106 40 123 20 n674 80 797 00 892 80 786 80 927 10 943 20 左线断面一 v214 00 3 40 221 60 99 10 18 10 35 70 m83 30 35 90 3 30 67 60 55 60 62 40 左线断面二 n532 40 621 50 700 10 598 90 713 60 734 80 4 v152 50 22 40 157 30 80 80 20 70 22 80 m103 30 41 40 16 80 92 10 75 40 80 60 n574 00 678 80 764 80 596 70 786 60 808 80 左线断面三 v170 80 15 20 178 30 68 30 26 70 39 60 取其中偏心矩最大的内拉及外位两种情况 内拉 M 106 8 N 494 2 外拉 M 90 1 N 705 6 N Rw 中和轴 重心轴 AgRg 计算示意图 a 内拉验算 内拉验算 取用 6 8 级 M24 进行验算 但考虑到螺纹段只在螺母才有 因此螺栓面积按采 用 A 452 mm2 计算公式 Rg e 150 120 0M nAgRg 420 fcbx x 2 e 150 0 得 x nAgRg KN fcbx X K fcbx AgRg N 1 55 即为符要求 计算结果汇总如下 ss 右 M86 60 48 80 2 70 65 50 42 60 52 90 5 N591 20 709 20 813 30 643 70 818 90 862 10 V178 40 30 20 155 00 83 30 25 00 29 40 eo0 146 0 07 0 00 0 10 0 05 0 06 线 断 面 一安全系数 3 21 5 89 M80 90 37 50 11 50 70 60 43 60 49 20 N657 60 776 10 882 00 696 20 885 50 912 10 V176 10 50 10 167 00 86 20 50 10 44 60 eo0 12 0 05 0 01 0 10 0 05 0 05 右 线 断 面 二安全系数 4 21 5 48 M106 80 42 40 11 10 91 90 88 80 90 10 N494 20 587 30 674 70 612 90 694 00 705 60 V158 80 3 50 177 10 80 30 10 50 22 00 eo0 22 0 07 0 02 0 15 0 13 0 13 右 线 断 面 三安全系数 1 52 2 93 M86 30 39 20 16 40 78 00 49 00 53 80 N676 10 800 20 910 60 691 00 917 60 944 60 V182 10 49 40 173 30 80 60 54 10 53 50 eo0 13 0 05 0 02 0 11 0 05 0 06 安全系数 3 81 4 68 左 线 断 面 一 M108 50 44 60 20 80 99 40 84 50 76 30 N757 30 885 10 990 40 765 90 1011 20 1037 90 V207 20 44 30 205 10 88 80 52 60 58 40 eo0 14 0 05 0 02 0 13 0 08 0 07 左 线 断 面 二安全系数 2 64 3 25 M100 60 40 50 8 40 85 50 77 50 84 00 N485 60 574 80 661 30 611 70 677 90 689 00 V153 60 0 10 170 60 82 20 10 60 19 30 eo0 21 0 07 0 01 0 14 0 11 0 12 区间 左 线 断 面 三安全系数 1 70 3 46 m84 80 34 40 7 10 65 20 53 40 61 60 n691 60 773 90 858 00 852 70 868 20 882 10 v178 10 46 60 187 60 128 90 29 90 16 40 eo0 12 0 04 0 01 0 08 0 06 0 07 右 线 断 面 一安全系数 4 03 m71 50 30 40 7 40 61 70 44 80 50 10 n508 10 593 70 673 20 540 80 681 50 702 70 v139 60 29 60 139 60 67 70 29 10 29 80 eo0 14 0 05 0 01 0 11 0 07 0 07 右 线 断 面 二 安全系数 4 10 5 87 m112 20 47 90 11 90 94 80 85 50 90 70 n536 50 647 40 738 60 613 20 762 90 782 90 v173 80 0 40 184 40 77 00 13 50 28 10 雷海 区间 右 线 断 面 eo0 21 0 07 0 02 0 15 0 11 0 12 6 三安全系数 1 51 2 72 m145 40 55 40 19 90 128 00 106 40 123 20 n674 80 797 00 892 80 786 80 927 10 943 20 v214 00 3 40 227 60 99 10 18 10 35 70 eo0 22 0 07 0 02 0 16 0 11 0 13 左 线 断 面 一安全系数 1 12 1 87 m83 30 35 90 3 30 67 60 55 60 62 40 n532 40 621 50 700 10 598 90 713 60 734 80 v152 50 22 40 157 30 80 80 20 70 22 80 eo0 16 0 06 0 00 0 11 0 08 0 08 左 线 断 面 二安全系数 3 05 5 40 m103 30 41 40 16 80 92 10 75 40 80 60 n574 00 678 80 764 80 596 70 786 60 808 80 v170 80 15 20 178 30 68 30 26 70 39 60 eo0 18 0 06 0 02 0 15 0 10 0 10 左 线 断 面 三安全系数 2 01 2 81 从计算可知 要采用 6 8 级 M24 螺栓后 dd 区间接头均可满足要求 但 xx 区间 部分不能满足要求 采用 M30 后核算安全系数分别为 2 06 及 1 55 b 外拉验算外拉验算 dd 区间 取偏心矩最大的进行外拉验算 M 90 1 N 705 6 Eo 0 127 0 3h0 0 09 属大偏心 衬砌外侧位于受拉区 接头处不承受拉力 故按假定断面进行验算 其计算高 度为 h 120 35 155mm e 0 e0 150 155 155 2 54 5mm 0 3h0 36mm 取用 M24 进行验算 Ag 452 mm2 2 452mm2 420N mm2 97mm 23 1N mm2 1500 x x 2 23 0 0M 得 x1 73 53mm x2 27 53mm 故取 x1 73 53mm nAgRg KN fcbx X K fcbx AgRg N 23 1N mm2 1500 73 53 2 452mm2 400N mm2 705 6 103 3 12 1 55 所以符合要求 7 采用 M24 已满足要求最不利的工况 xx 区间情况如下 M 123 20 N 943 20 Eo 0 131 0 3h0 0 09 属大偏心 衬砌外侧位于受拉区 接头处不承受拉力 故按假定断面进行验算 其计算 高度为 h 120 35 155mm e 0 e0 150 155 155 2 54 5