地铁隧道的断面选择及内力计算

《地铁隧道的断面选择及内力计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、4隧道计算4.1计算原则及采用规范计算原则：（1）设计服务年限100年；（2）工程结构的安全等级按一级考虑；（3）取上覆土层厚度最大的横断面计算；（4）满足施工阶段，正常运营阶段和特殊情况下强度计算要求；（5）接缝变形在接缝防水措施所能适应的范围内；（6）成型管片裂缝宽度不大于0.2mm；（7）隧道最小埋深处需满足抗浮要求；采用规范：（1）《混凝土结构》（GB50010-2002）；（2）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）；（3）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；（4）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；（5）《

2、地下铁道、轻轨交通工程测量规范》（GB50308-1999）；（6）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；（7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）。4.2断面的选择及内力计算根据设计规范，盾构隧道衬砌的结构计算采用自由变形的弹性均质圆环法。选取隧道埋深最深的工况进行分析，根据汶水路站~新沪路站区间隧道剖面图，工况里程为CK7+255.000，盾构隧道中心标高-12.418m、地面标高4.642m。结构设计时，考虑了基本使用阶段+特殊荷载组合阶段可能出现的最不利荷载组合进行结构强度、刚度和裂缝张开量等验算。4.2.1土层情况根据工程地质

3、剖面图，可得工况的土层地质的分布情况，见下图工况隧道断面土层分布图。4.2.2荷载计算及组合区间隧道外径为∅6200mm，内径为∅5500mm。衬砌采用预制钢筋混凝土管片。混凝土强度为C55。荷载计算取b=1m的单位宽度进行计算，同时根据管片所处地层的特征及地基土的物理力学性质，在计算水土压力时用水土分算的方法。图4-1隧道断面土层分布图（一）基本使用阶段的荷载计算（1）衬砌自重：g=γδ（4.1）h式中g——衬砌自重，KPa；3γh——钢筋混凝土容重，取为25KN/m；δ——管片厚度，m。2将已知数值带入计算可得：g=25×0.35=8.75KN/m。（2）衬砌拱顶竖向地层压力：

4、拱顶部：nPv1=∑γihi（4.2）i=1式中Pv1——衬砌拱顶竖向地层压力，KPa；γi——衬砌顶部以上各个土层的容重，在地下水位以下的土层容重取其浮重3度，KN/m；hi——衬砌顶部以上各个土层的厚度，m。P=0.5×18+（1.92−0.5）×8+1.56×8.4+3.64×7.6+7.015×6.6=107.427kPav1拱背部：P=Q/2R（4.3）v2H式中Pv2——衬砌拱背竖向地层压力，KPa；2Q——拱背均布荷载，KN/m；Q=2(1−π/4)Rγ（4.4）H3γ——衬砌拱背覆土的加权平均容重，KN/m；RH——衬砌圆环计算半径，m。将已知数值带入计算可得：3γ

5、=(6.6×1.585+9.3×1.34)/2.925=7.8KN/mP=(1−3.14/4)×2.925×7.8=4.905KPa。v2（3）地面超载：由于本隧道埋深不是很深，故须考虑到地面超载的影响，取地面超载为20kPa，并将它叠加到竖向土压上去，故总的竖向土压力为132.332kPa。（4）侧向水平均匀土压力：2P=Ptan（45°-ϕ/2）-2ctan（45°-ϕ/2）（4.5）h1v1式中Ph1——侧向水平均匀土压力，KPa；φ——衬砌环直径高度内各土层内摩擦角加权平均值，（º）；ϕ=（22×1.56+21.5×3.64+11×7.015）/(1.56+3.64+7.0

6、15)=15.5º。c——衬砌环直径高度内各土层内聚力加权平均值，KPa；c=[18×1.56+12×3.64+14×7.015]/(1.56+3.64+7.015)=13.9KPa。将已知数值带入计算可得：P=16138.621×0.578−2×13.9×0.760=55.379KPa。h1（5）侧向三角形水平土压力：20P=2Rγtan(45−ϕ/2)（4.6）h2H0式中Ph2——侧向三角形水平土压力，KPa；RH——衬砌圆环计算半径，m；3γ0——衬砌环直径高度内各土层重度的加权平均值，KN/m；3γ=(1.585×6.6+4.265×9.3)（/1.585+4.265）=

7、8.6KN/m0将已知数值带入计算可得：P=2×2.925×8.6×0.578=29.091KPa。h2（6）静水压力：水位高为13.46m。（7）衬砌拱底反力：P=P+P+πg−(π/2)Rγ（4.7）Rv1v2Hw式中PR——衬砌拱底反力，KPa；Pv1——衬砌拱顶竖向地层压力，KPa；Pv2——衬砌拱背部荷载，KPa；g——衬砌自重，KPa；3γw——水的容重，取为10KN/m。将已知数值带入计算可得：P=107.427+4.905+3.14×8.75−0.5×