地下结构大直径盾构隧道抗震计算与设计

地下结构大直径盾构隧道抗震计算与设计专业班级：14级隧道姓名：***学号：***指导老师：耿萍2014年12月成都计算概况劳地基由层厚蒜36m咱的均质表层土膛与基岩组成。傻计算模型示意纪图见图锣1-1闯。地基条件见练表暮1-1驳，表中坚[]宴内数值表示地佩震时的量值。单本文取吨g=10m验/s不2所，则门1吴tf辈=10社kN梢。公盾构隧道外径硬D醋=9.6m支，中心埋深泄17m务，上覆土层厚膜度姨12.2m约（彩1.27奉D快）。盾构隧道酱衬砌采用钢筋雁混凝土平板形兼衬砌，衬砌各鞭项参数见表丑1-2雀。抗震计算对从象简图见图荣1-1偏。知利用所给参数掠对盾构隧道纵嗽向及横向进行事抗震设计计算指。勒表预1-1嫂地基条件迫条件倒表层阅基岩层耽层厚激36惩—愧土质费冲积粘性土捷洪积砂岩烤单位体积重量间（炭kN嗓/m港3伞）偷17更19尽N与乖值纪3傍50陈以上鸦剪切弹性波速奇度傻[卖地震时榨]容（赵m/s欢）妙144[1暂15]抹400[4墙00]市剪切弹性模量桨（统kN逆/m稳2访）碰36080装[23090嗓]宇310200杂[3102苍00]雾泊松比窃0.48舅0.40骂表裤1-2留盾构隧道衬砌身条件哪盾构隧道右中心埋深达（赴m喝）抽17.0誉覆土厚度枪（请m竿）睁12.2化管片捐盾构管片类型毅RC逝平板形跃外径量故D丛（侍m锄）披9.60默管片中心半径醋虾R公（哑m肝）蜓4.55亏厚度增（游m甲）猾0.50降幅宽哪（饲m里）忽0.90县单位体积重量仰（缸kN抄/m钱3馆）污26.0眠弹性模量盈（白kN付/m慎2秘）尝35×10蛮6朋管片接头伟接头方式编组合式金属构顿件轻截面接头数量碗33搞拉伸刚度隔雹（私kN容/m检）悼4×10令5找图芳1-1伶计算模型示意沸图（单位：赤m膜）施地基振动的水给平位移振幅及项波长计算枝地基振动水平给位移振幅计算哥由课本逮[1]利公式（候5.1拌）可得却由课本守[1]嚼公式（橡5.2堤）可得震在地表处胸z=0演隧道中心埋深哗处穴z=17m奶式中系：闭：不同深度处古的地基水平位剃移振幅卫：表层地基的地基本固有周期幻：表层地层层菊厚逢：表层地层地质震时的剪切弹练性波速度叶：速度反应谱搭，按课本牧[1]互图羞5-2汽中包B劝类地区取桶地基振动波长沾计算咸表层地层振动比波长兔基岩层振动波桑长此则地基振动波便长锻皂盾构隧道纵向即抗震计算朝管片等效刚度妙计算卧管片等效轴向校刚度可由课本虑[1]真式（誉6.3煤），式（腰6.5达）计算得到。扶等效弯曲刚度垃可由课本讽[1]膜式（纱6.8运）解出中性轴甚位置呀后代入课本爬[1]秆式（推6.10快）计算得到。浊管片截面面积券：管片惯性矩：手断面全体接头渴拉伸刚度晓等效压缩刚度得：她等效拉伸刚度衔：刚性比役将遭，诚，援代入课本填[1]左式舟（替6.8陡）帝吗纷（允6.8盘）愿解之得，中性厨轴角度中性轴位置思等效弯曲刚度裁架刚性比泉将以上各等效觉刚度计算结果呜汇总，见表略3-1律。常表骄3-1烈管片等效刚度不计算结果表规衬砌参数绞弹性系数钥E资S展(裂kN雄/m燥2奶)撇3.5崇×吓10蒙7美外径川D肝（毒m胃）烛9.60扁管片中心半径卫R跪（郊m姜）截4.55姥幅宽材l瑞（仔m启）耍0.50衣厚度棒l历S焰（皂m步）滔0.90斤截面面积办A贿S崭（螺m异2继）藏14.287寄截面惯性矩蒙I麻S布（罩m纺4倒）哀148.33证接头向单个接头拉伸辉刚度恐K堪j副（竿kN隆/m结）堆4摩×夜10艇5权截面接头数量判n淘33恒截面全体接头粉拉伸刚度仅K劫J波（抬kN丧/m罚）俗1.32喉×鼻10似7经等效轴向刚度冒压缩刚度恰(EA)怨（写kN核）正5.00冬×甚10钟8抵拉伸刚度罚(EA)激（珠kN缎）忌1.16淘×破10佩7息刚性比孕(EA)甚/(EA)醒0.0232斯等效弯曲刚度涂中性轴角度车φ厚（影rad屯）祸0.992鸭中性轴位置涛x允（估m隆）志3.81冶等效弯曲刚度蓬(EI)剩eq抄（莫kN料·滋m部2爷）典3.15裳×尽10兽8题刚性比坦(EI)匀eq齐/E舱S详I御S鬼0.061熟管片纵向轴力捧计算亿在计算管片纵脸向轴力时，当益θ悟=45苗º缘时轴力最大。婚此时在隧道中往心埋深处，取。始根据《共同沟质设计指南与规硬定》，取幼其中，灶为表层地层地夹震时的剪切弹休性模量。蹈各系数计算如虽下：六将所需数据代脏入课本棕[1]袍式（程6.17现）卡（腐6.17款）队解之得，压缩尝、拉伸临界位若置苦。轴力拉伸系数轴力压缩系数负则最大轴向拉坑力鞭膀最大轴向压力让钥最大轴向拉应双力广最大轴向压应冒力核单个接头所受捞拉力接头处张开量迈管片纵向弯矩铅计算利在计算管片纵奴向弯矩时，当昼θ轧=0市º藏时弯矩最大。误此时在隧道中讽心埋深处，取钳诵受亡根据《共同沟解设计指南与规呆定》，取疤其中，野为表层地层地惭震时的剪切弹产性模量。江各系数计算如亏下：逃则纵向最大弯哥矩知胀管片承受的由幕弯矩引起的最滋大拉应力稀管片承受的由牙弯矩引起的最恳大压应力闹接头承受的由境弯矩引起的最宁大拉力接头处张开量恳盾构隧道纵向略抗震计算结果我表醉3-2粉盾构隧道纵向还抗震计算结果哑汇总表哗轴力洞计算结果瞧地基振动奋水平振幅陶U鸦’律（夏cm脱）隐3.17瓜波长鼠L森’称（澡m在）览316.2饲地基系数结地层弹簧系数游k摘a交（旗kN狭/m桌2出）五23090莲衬砌刚度弄等效压缩刚度添EA蛾（迹kN得）缘5.00永×勒10椒8改等效拉伸刚度奴EA圆（义kN突）手1.16蒸×晃10宜7挂（阶m秒-1派）缘0.0446旱（乡m纪-1议）季0.068熔0.8345胃0.1049沟压缩、拉伸临泥界处烤位置绵（乳m吸）见32.3挽轴力系数殿压缩汇1.577拴拉伸睛0.118斑轴力杀最大压力源（也kN序）苏52070检最大拉力慈（递kN耀）粉3896.3活应力值金压应力秩（酱kPa喜）驴3644.5勤拉应力各（坦kPa宪）侦272.7腿接头然拉力坊（碑kN数）流118.1耗张开量练（有mm灶）月0.30坡弯矩娘计算结果掉地基振动阔水平振幅兴U通（久cm考）察4.49就波长蚀L超（召m部）透223.4督弯矩弦计算结果伴地基系数公地层弹簧系数地k绝t老（柄kN冻/m鱼2副）切23090亿衬砌刚度片等效弯曲刚度终EI用（为kN罚·抄m斑2购）盗3.15扫×惠10抚8诱（杨m羞-1浇）欣0.0925闯0.9916植弯矩处最大值叼（王kN迈·惠m钻）锻11067.雹4胶应力值灶压应力巧（使kPa法）丘1218.1亏拉应力研（胜kPa浆）惊245.96姑接头脂拉力害（疤kN梨）疲103.34邪张开量骂（车mm驴）砌0.26典盾构隧道横向葵抗震计算拿常时荷载作用愉时横断面内力铸计算爷常时荷载作用婆时横断面内力拆计算方法隶采用弯矩刚度桃有效率仓，弯矩增加率鸡的修正惯用计彩算法鼻[2]映。累图笼4-1场修正计算法及圈修正惯用计算据法所使用的荷娃载体系霜图端4-1蕉为修正计算法扶及修正惯用计对算法所使用的骤荷载体系。垂骄直方向的地层固抗力为等分布状荷载，水平方滨向的地层抗力祝假定为管片环医顶部左右疤45首°厦~135母°内线性分布沙（三角形分布堡）。决定着水赖平方向地层抗践力大小的水平叫直径端部的水头平方向上的位孙移依据是否考阳虑管片自重的唐地层抗力而不浑同，依据表违4-1调中的式（棵1善）及式（坑2彻）来计算。另谋外，表汁4-1熊表示了惯用计觉算法和修正管坊涌计算法的管浓片断面内力的寿计算公式，表准中床时垫，则变成惯用叮计算法的计算罩公式。习表插4-1顾依据惯用计算岭法与修正惯用棵计算法的管片姻断面内力计算臭公式谣荷载滥弯矩删轴力事剪力旗竖直荷载炒水平荷载秃水平灾三角奔形荷载球水平垄地基络反力稀当弦时怕当锁时兼当丑时勺当洁时叫当脖时敢当颂时年自重生当肺时泉当耳时搂当键时拴当慨时赴当舟时冬当食时眠管片环向水平舌直径点的水平彩方向位移母不考虑管片自走重引起的地层往反力时（1）功考虑管片自重申引起的地层反左力时（2）唱：单位宽度的怀抗弯刚度设计荷载计算裁根据地层条件骂，采用全覆土呼压力、水土合膨算计算荷载。掀侧压力系数狠，地基反力系轧数辱，地面超载取侵。垂直荷载顶部水平荷载底部水平荷载吧自重引起的底鱼部反力荷载谋单环管片的重头量反力桥此外，底部水宝压孩因拐偷，对浮力是安亮全的。必变形量与地层承抗力县用表砍4-1动式（住1吵）计算考虑地艰层抗力后的变建形量孝。转萍荣申地层抗力馒断面内力（弯艺矩、轴力、剪堤力）计算斤依据修正惯用示法，叠加各个午荷载由表手4-1起计算所得断面决内力强M稻、脚N孝、且Q蠢，将其计算结尿果作为常时荷扮载作用时单环中管片横断面内份力。粉计算结果如表兆4-2闷所示。其中，摧θ欧为管片顶点开币始的角度。菜表辰4-2塑常时荷载作用蓝时单环管片横建断面内力计算伴结果摆角度申弯矩却M信轴力袍N族剪力削Q隐角度迹弯矩狂M既轴力兴N过剪力责Q辉（°）每（幼kN胞·障m砖）武（层kN和）豪（秒kN茎）狼（°）叼（娘kN架·潮m狠）犹（往kN乐）让（喘kN系）杰0餐322.34线727.77掀0.00求95浓-267.5真8判1081.2贼9串-43.86刷5浪316.81行730.72损27.78槽100或-252.9比8誓1077.1娇0渗-68.87各10载300.43寒739.48报54.48雅105谣-229.9敏8荣1069.8半9漂-90.84蓝15哀273.84窄753.70蛙79.08爷110童-199.6吓1未1060.2控1喊-109.1痒8催20烘238.06受772.84丘100.65驴115市-163.1周1末1048.5夸7袋-123.4气7贩25方194.46瘦796.20揭118.39存120新-121.8约6着1035.5庭1网-133.4绍9轰30忽144.68叠822.92蹲131.67牧125炕-77.33级1021.5销3看-139.2涂0刘35飘90.60泛852.03蜻140.04栋130灰-30.98披1007.1虾0潮-140.6清8周40漠34.21毕882.52则143.29铃135碎15.75券992.62息-138.1夕6掌45诱-22.43颤913.38罗141.38庸140迟61.48蹦976.71担-132.0闭4开50戚-77.35茂941.70蒙134.60肢145苍104.96污961.75料-122.7兰2嫂55去-128.6绣9宗968.50讲123.45躁150殃145.08斑948.12吧-110.5革5敢60鬼-174.8胀3工993.20暑108.54框155献180.82骡936.13关-95.93栗65健-214.4娃4瞎1015.3耍4延90.61妖160斤211.32病926.03炮-79.26贸70摩-246.4摔6坟1034.6叙1姨70.45林165姻235.84质918.00昌-60.97籍75薄-270.1煤7剪1050.8摄7限48.88膏170姿253.82梯912.17津-41.47况80灿-285.1叛8饺1064.1士1斥26.70芽175拒264.84边908.62秃-21.16毁85羡-291.3霉8漂1074.4求3枕4.66雅180锦268.66弃907.40某-0.45栏90咳-288.9太8江1082.0索2菊-16.60弹地震荷载作用绒时横断面内力漂计算闪采用反应位移教法计算地层在昆地震荷载作用浴下的横断面内鱼力，计算公式瞧如下：悉（插3桂）梅式中露友——孤表层地层厚度吼；昼电——炎地面到隧道中省心处的距离；泳也——寿表层地层剪切降弹性模量；清蓝——工表层地层泊松涛比；衣导将公式（禾3闹）计算得到的雄结果乘以总1.3裤，得到最终地汁震荷载作用时赵单环管片横断景面内力结果，裁见表哀4-3维。裳表悲4-3嫩地震荷载作用径时单环管片横掉断面内力计算念结果总角度苍（°）艘弯矩翁M繁（吧kN饥·斩m惠）城轴力托N披（亚kN覆）商剪力扔Q介（尝kN扣）脊式（单3蔑）旧式（男3歼）×丹1.3爽式（仇3呜）相式（狡3禽）×傅1.3区式（根3卸）戴式（猜3圆）×包1.3槽0圈0就0腹0丢0构-131.4扣5帖-170.8速9对5贞51.9舰67.48疏-49.55搞-64.41触-129.4拆6庆-168.3误10主102.23天132.9于-97.59鲜-126.8趟7企-123.5因3睛-160.5值9桨15携149.46瓜194.3城-142.6佳7密-185.4或8菜-113.8膛6件-148.0程2兄20共192.15断249.79堵-183.4请3娘-238.4档5袜-100.7阴3行-130.9蚊5检25肆229.01姨297.71啦-218.6律1丈-284.1缴9森-84.54球-109.9得30恒258.91吹336.58廊-247.1眯6岔-321.3淘-65.79雀-85.52灶35斥280.96腾365.25狸-268.2也-348.6申6研-45.04默-58.55忘40杰294.48役382.82冒-281.1轰1醋-365.4薄4岔-22.92皆-29.79优45时299.06焦388.77浆-285.4熔8稿-371.1搜2璃-0.1压-0.14项50诱294.56路382.93疑-281.1水9愧-365.5沸4嘴22.71慕29.53捆55崇281.12济365.46滑-268.3秘6烂-348.8仔6刷44.84拳58.29粘60奏259.15约336.89根-247.3惊8澡-321.6丽65.61逝85.29不65膜229.31搭298.11浙-218.9敲-284.5拥7盘84.38横109.69耽70蔑192.51处250.27沿-183.7吨7狭-238.9摇1泉100.59心130.77彼75绒149.87遮194.83泡-143.0祖7泪-185.9彩9坛113.75扬147.88抗80映102.68鼻133.49著-98.02煎-127.4箱3蜓123.46味160.5贪85撇52.37形68.09伴-50吩-64.99辜129.42筛168.25扇90利0.48庆0.62细-0.45庄-0.59医131.45筹170.89箩95眯-51.44械-66.87麦49.1居63.83附129.49尤168.34俱100固-101.7买9阳-132.3挎2崖97.16困126.31天123.61腥160.69暴105拼-149.0买5是-193.7方6鸭142.28良184.96最113.96权148.15落110锤-191.7刑8诵-249.3朱2赞183.08止238愈100.86松131.12退115志-228.7谎-297.3爆1显218.32段283.81拌84.7堪110.11距120腔-258.6骗7古-336.2六7班246.93部321.01钓65.97扭85.76芳125并-280.7凑9拌-365.0性3波268.05滔348.46帅45.23畜58.8汗130残-294.3吸9受-382.7浪1河281.03纱365.34侦23.12盛30.06蛛135妇-299.0意6橡-388.7猛7象285.48啄371.12廉0.31拾0.41薪140患-294.6卡4歼-383.0姨3确281.26抱365.64渗-22.51际-29.26野145壳-281.2锹8乐-365.6等7预268.51尊349.07驳-44.64庆-58.04层150轻-259.3乌9衬-337.2渔247.61梯321.89碎-65.42谢-85.05是155促-229.6元2葵-298.5柄219.19啄284.95终-84.22膀-109.4遵9士160逢-192.8端8球-250.7撇4苗184.12准239.36啊-100.4汁6巷-130.6界165遗-150.2繁8溜-195.3美7站143.46昼186.5裤-113.6泪5娃-147.7雕4英170基-103.1亡3表-134.0府7迟98.45员127.98员-123.3阀9雅-160.4折1强175全-52.84娱-68.7煎50.44继65.58健-129.3谷9停-168.2焰180环-0.95此-1.24吨0.91周1.18陶-131.4搞5党-170.8俗9闷横断面总内力锤计算病在常时荷载与美地震荷载共同仇作用时，需考和虑常时荷载催+现地震时荷载作古用和常时荷载障﹣眨地震荷载忙时作用拆两种情况，所稍得横断面总内妙力分别为常时摔荷载作用时横寒断面内力酱+烦地震时荷载作朽用时横断面内祸力、常时荷载璃作用时横断面逆内力娱﹣牙地震时荷载作竖用时横断面内纯力。横断面总丧内力计算结果蓄见表色4-4映。衡表电4-4蓬横断面总内力战计算结果表邪角度嫁（°）臂常时荷载础+尿地震时荷载剥常时荷载﹣地货震时荷载慧弯矩嗽M帖轴力蚀N胀剪力巨Q果弯矩恶M据轴力杏N狼剪力尘Q惑（忘kN德·丈m魂）来（团kN托）即（超kN军）乳（涝kN喉·旅m室）如（酷kN矿）下（紫kN搞）默0祸322.34康黄786.82但痕-170.8挑9亡322.34厨甜727.77堂烛170.89化顾5舱384.28壮点728.81饼达-140.5谣2先249.33蚂嘴795.14瓶劳196.07偷章10丸433.34收钥678.01现窝-106.1泛1匹167.53隙总866.35芦驻215.08迷常15沫468.14食监635.86祸哨-68.93阔网79.54形939.17尺炕227.10偿馆20润487.86丸番603.50姜棋-30.29付树-11.73宣洋1011.3累0票231.60斯走25戏492.17陕耗581.77赌撤8.49赢-103.2句5此1080.3内9灭228.29脑育30吓481.27公业571.12纠球46.14证-191.9翼0随1144.2摘2州217.19饮顶35迈455.85远蹈571.67梁嘴81.50薪-274.6攀4认1200.6胶9单198.59采闹40科417.03非射583.21伶检113.50宗扎-348.6睛1录1247.9巷6准173.08化刷45车366.34采骂595.97神柳141.25惠已-411.2回1果1284.5骂0到141.52锋士50吃305.58幻指627.09家袖164.12矿做-460.2渠8米1307.2象4屑105.07猎顺55浅236.77劝睬666.82伤处181.74硬耕-494.1民5德1317.3础7孟65.15帆60稳162.06免贫714.06别划193.83雹删-511.7胡3皱1314.8怜0盒23.26贩65万83.66的767.57且啄200.31痰疏-512.5浪5鹅1299.9集1底-19.08沈淡70搞3.81匪826.00特否201.22累盼-496.7持3更1273.5关2可-60.32初断75范-75.34选父888.01幕放196.76饮参-465.0史0遇1236.8捷6累-99.00碰盘80勤-151.6孝9幼952.19熄事187.20铅炼-418.6戴6烂1191.5食4捉-133.8伸0液85镜-223.3中0恨1017.1任4崖172.91过准-359.4山7侧1139.4券2喂-163.5喊9宫90约-288.3泥6末1081.5遵0淹154.28孔蹈-289.6蓬0框1082.6马2正-187.4浑9爱95禾-334.4瞎5霞1145.4扰7眠124.48赔剃-200.7哑2议1017.4败6师-212.2邻0被100辆-385.3伟0傍1204.4叹1咬91.82拢-120.6邪6裹950.78扒骆-229.5葱5赵105亮-423.7省4绩1256.7甜8尸57.31舰-36.22饲盾884.93显需-238.9屠9屈110捎-448.9定2披1301.2阶5及21.94从49.71戚822.21句饲-240.3蝇0索115滔-460.4伏2冬1336.7观0悼-13.36郊专134.20绕涝764.76驳茄-233.5冠8电120搜-458.1续4笛1362.2到6谈-47.74瓶闹214.41仿朗714.50植摘-219.2卷5嫩125计-442.3翼6掉1377.3签3疤-80.39概裹287.71业蒙673.07娇启-198.0策0花130慧-413.6悉9牺1381.6毫0愚-110.6搂2对351.74否坚641.76盏金-170.7救4方135克-373.0针3迫1375.0污4喂-137.7丽6柄404.