地铁盾构隧道管片配筋研究

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1、地铁盾构隧道管片配筋研究　　摘要：本文地铁为工程背景．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，希望能对提高盾构隧道管片的质量有所参考。关键字：地铁；盾构；管片；隧道Abstract:Inthispaper,thesubwayastheengineeringbackground.Throughtheoreticalanalysisandresearchonreinforcementtypeusedatpresent,combinedwiththeactualuseeffect,reasonablereinforcement

2、typeofshieldsegmentcarriesonthediscussion,itcanbereferencetoimprovethequalityofshieldtunnelsegment.Keywords:metro;shield;tunnel;tunnel中图分类号：U231+.3前言：7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。盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形的管片拼装成环，然后每环之间

3、逐一连接而成的，管片与管片、环与环之间通过螺栓或其他方式连接。管片的拼装力式有通缝和错缝两种。所有衬砌环的纵缝呈一直线的情况称之为通缝拼装；相邻两环间纵缝相互错开的情况称之为错缝拼装。不同的拼装方式必将对管片的受力特征有重大的影响。为探明在南京地区特定的地质条件下，不同管片拼装方式对管片受力特征的影响以及合理的管片拼装方式等问题，作者以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，进行了考虑隧道与土体相互作用性的大比例尺模型试验研究。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

4、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。在郑州地铁一号线中盾构法已成为最主要的区间隧道施工方法，在长约31km的区间隧道中有约21km采用盾构法施工。7郑州地铁一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。

5、钢筋价格(含加工费)按4000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3339万的差别。因此对管片合理配筋型式的研究具有很强的实际意义。2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。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

6、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，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。7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，

7、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。转贴于中国论文7千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。理论上，千斤顶的推力可以顺利地传送给后面的衬砌环，常常对此项荷载对管片的