地铁盾构隧道管片配筋型式探讨_1

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果地铁盾构隧道管片配筋型式探讨摘要：目前国内地铁盾构隧道通常采用单层钢筋混凝土管片作为永久结构，由于盾构隧道绝大部分在繁华市区的建筑物、交通干道之下，沿途还穿越各种管线，钢筋混凝土管片的质量不但直接决定盾构隧道的使用寿命，而且将影响隧道上部建构筑物的正常使用。本文以广州地铁为工程背景．通过理论分析及对目前所采用的配筋型式进行研究，结合实际使用效果，对盾构管片的合理配筋型式进行探讨，希望能

2、对提高盾构隧道管片的质量有所参考。关键字：盾构管片裂缝配筋1概况我国在城市地下铁道的建设中，盾构施工法以其良好的防水性能、施工安全陕速、对周围环境的影响极小等优点，在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法之一，在许多场合已成为首选方法。尤其是随着国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降，盾构施工法的工程造价已接近甚至低于矿山法暗挖施工和明挖法施工。在广州地铁已建和在建区间隧道中已经采用了较大数量的盾构法施工隧道，并已在诸多方面显示出其优越性。在广州地铁三号线中盾构法已成为最主要的区间隧道施工

3、方法，在长约31km的区间隧道中有约21km采用盾构法施工。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果广州地铁三号线所采用的管片型式是当前常用的平板型钢筋混凝土管片。每环管片由6块组成，3块标准块，2块邻接块，1块封顶块，管片厚度为0．3m，外径为6．0m，内径为5．4m，每吓宽度1．5m，管片与管片之间用弯螺栓连接

4、。钢筋价格(含加工费)按000元/t计算，则管片含钢量每提高1kg／m，盾构区间工程费用将会增加约90万，日前国内已完工的盾构隧道管片含钢量为128-165kg／m不等，相差37ks／m3，采用不同的含钢呈，将会使三号线盾构区间工程投资有339万的差别。因此对管片合理配筋型式的研究具有很强的实际意义。计算模型的讨论管片配筋通常以管片的结构分析为基础，结合实际使用中出现的问题以配置相应的构造钢筋。设计时．除考虑结构在正常使用时的各种荷载组合工矿外，还应充分考虑管片在包括制造、运输、拼装过程中的各种因素的影响。课题份量和

5、难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果在我国使用较多的设计理论主要以日本的规范为借鉴，其重点放在结构施工完毕后的永久荷载作用下的工况，对工况采取限定最小计算荷载进行考虑，但对其实际内力分布分析得不够透彻。由于接头的存在，对衬砌内力分布会造成一定的影响。衬砌环的计算对接头的处理有两种方法：第一种是将衬砌环看做刚度均匀的结构，

6、但考虑到接头的存在，将结构的刚度进行折减；第二种是将接头看做可以承受轴力和一定弯矩的弹性铰。在一衬砌圆环内，具体考虑环向接头的位置和接头的刚度，用曲梁单元模拟管片的实际状况，用接头抗弯刚度来体现环向接头的实际抗弯刚度。错缝式拼装时，因纵向接头将引起衬砌圆环间的相互咬合作用，此时根据错缝拼装方式，除考虑计算对象的衬砌圆环外，将对其有影响的前后的衬砌圆环也作为对象，采用空间结构进行计算，并用圆环径向抗剪刚度Kr和切向抗剪刚度Kt来体现纵向接头的环间传力效果(见图1).采用第一种模型计算简单，且基本上能反映管片环内力最不利

7、情况，一般初步确定设计参数时采用。在施工图设计采用第二种方法，同时考虑错缝拼装的影响进行精确计算(见图2).典型的弯矩、轴力图见图3、4。千斤顶推力是作为盾构推进时盾构千斤顶推力的反作用力在衬砌构件上的临时荷载，是在施工荷载中给予衬砌影响最大的荷载。理论课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果上，千斤顶的推力可以顺

8、利地传送给后面的衬砌环，常常对此项荷载对管片的影响忽略不计。尽管为了缓冲管片传来的力，在管片背千斤顶面，对应千斤顶的位置，设置了橡胶传力垫，由于管片与传力垫间间隙的存在，即使仅仅是或，也会使得在千斤顶作用下管片的内力分布及大小出现根大的变化。在一定条件下，考虑管片制作误差的施工状态会成为决定管片厚度及配筋的控制因素。因此在管片配筋设计时必须充分