地下课设隧道完整版

1、地下建筑结构设计课程设计题目：盾构管片设计计算 院 部： 工程技术学院 专 业： 土木工程 班 级： 组员及学号： 1、 设计功能：该段隧道为城市地铁区间段2、 称砌方式：根据设计要求盾构管片类型为平面型。平面型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。故决定采用C50钢筋混凝土平面型管片，管片厚度的选择，取决于土质条件、覆盖土层的厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素。本工程的管片厚度选择为300mm，管片内径为（2350+100*16=3950）mm，管片的每环长度为1000mm。3、 管片类型：平面型；管片外直径：D

2、=3350mm；管片型心半径：Rc=1975mm;管片宽度：B=1000mm；管片厚度：t=300mm；管片截面面积：；管片单位重度：；管片的弹性模量：；管片截面的惯性矩：/m；混凝土轴心抗压强度标准值：；混凝土抗弯刚度有效系数=1.0；钢筋混凝土弹性模量比n=15；混凝土弯矩增大率=0.0.构件的容许应力见下图。四、场地条件：土层条件：沙质土；土的单位重度：，土的单位浮重度；,土的内摩擦角：，土的粘聚力：；土的侧压力系数：；超载：；上部土层厚度：；潜水位：地面水平线-3.0m，；N值：N=30；地基反作用系数：；水的单位重度：五、 构件容许应力：混凝土标准强度：； 混凝土允许抗压强度：；混凝

3、土抗弯刚度有效系数：=1.0；钢筋与混凝土弹性模量比：；混凝土弯矩增大率：=0.0；钢筋（SD35）允许强度：；螺栓允许强度：；6、 盾构千斤顶;盾构千斤顶轴推力：片。一个盾构千斤顶的中心推力与衬砌管片中心偏心距：；相邻两个千斤顶的距离：；盾构千斤顶顶管片数量：10片。在校对管片衬砌抵抗盾构千斤顶轴推力的安全性时，常采用允许应力提高到上面所提到应力的165%。因为管片衬砌作为一个临时结构能够被求出数值。7、 设计方法:盾构隧道的设计主要根据设计规范，校核内力采用弹性方程法，弹性方程内力公式，校核衬砌安全性采用允许应力设计法。8、 计算荷载：1计算隧道拱部简化土应力 因为土是砂质土，所以土压力和

4、水压力按水土分离处理。在隧道拱部的垂直土压力用太沙基公式计算： 土的松动区高度小于管片外径的2倍，故取最小松动区高度等于外径的2倍，即6.5m此时2 荷载计算静荷载：静荷载底部反作用力：隧道拱部的垂直压力： 土压： 水压：隧道底部的垂直压力：水压：不考虑静荷载作用力的土压：隧道拱部的测压（作用在隧道形心半径处）： 土压： 水压：隧道底部的测压（作用在隧道形心半径处）： 土压： 水压;不考虑静荷载作用的地基反作用力位移： 地基的反作用力：3 计算内力根据表中的计算公式，计算出的衬砌管片的内力如图所示4、计算管片断面参数平面形管片的主断面通常作为标准断面，即双筋矩形截面来计算。管片断面的钢筋布置形

5、式如图所示。管片断面上下布置两排钢筋，每排钢筋由 4 根 D13（公称直径为 12.7mm）和两根 D16（公称直径为 15.9mm）的钢筋组成，每排 6 根钢筋按照公称直径计算的断面面积为 AS=AS=904mm2将图中参数代入式如果，则按照全断面受压状态设计：如果，则按照发生了弯曲应力状态设计，其中A-换算等截面面积 N-钢筋与混凝土的弹性模量比，取5.8 U-轴力侧边缘到换算等效断面形心的距离。mm I-换算等效断面的断面惯性矩-抗拉 受压钢筋的断面面积-抗拉 受压钢筋的断面面积 F-换算等效截面的形心到轴心作用位置的距离， e-断面的中心轴到轴心重心位置的距离 得 d=260mm 5

6、验算衬砌管片的安全性 验算截面A 截面B 连接部分和盾构千斤顶的推力，看衬砌管片是否安全。5. 1验算截面A（最大弯矩正截面）所以，管片主断面产生了受弯拉应力，按照受弯拉应力设计。将，e=189.89mm，及前面的其他参数代入式 得X=133.57同时根据下式：得满足设计要求5.2验算最大负弯矩根据e=-101.9代入上式，得X=146.48mm，根据以下公式：得 满足设计要求。混凝土管片的混凝土和钢筋应力均小于允许应力值，截面A和截面B都是安全的。计算结果见表：项目截面 A截面 BM/(KNm/m)（1+）Mmax=19.03（1+）Mmin=18.98M/(KN/m)186.25106.89e/cm1010.19混凝土抗压强度c2.941.179钢筋抗拉强度s18.835.3钢筋抗压强度 s11.534.97截面A和截面B都是安全的。5.2 验算剪力（最大剪力截面）根据式其中，Q-最大剪应力。-43.13KN b-矩形断面为全宽度，T形断面为腹板宽度，1000mm-混凝土的允许剪应力。 其他参数意义相同=-165.88Kpa 剪力满足设计要求。5.4验算连接缝处主断面混凝土及螺栓设计根据式子得 ： 管片接头处的允许弯矩根据式：选M222螺栓，其中：因此，满足条件5.5 验算盾构千斤顶的推力是否符