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1、总第78期西部探矿工程seriesNo.782002年第5期WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERINGSept2002文章编号:1004—5716(2002)05—94—03中图分类号:U455143文献标识码:B盾构隧道管片衬砌的内力分析肖龙鸽,薛文博(中铁隧道集团三处有限公司,广东乐昌512250)摘要:结合上海市大连路越江隧道的工程特点,采用结构力学解析方法及多种计算模型进行了越江隧道盾构管片衬砌的内力计算,通过对衬砌内力的分析,为目前城市地铁区间盾构隧道管片衬砌内力计算探索出了一条计算模式。关键词:盾构隧道;管片;衬砌;内力分析1工程概况法认为地
2、层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载,上海市大连路越江隧道横穿黄浦江,根据隧道所穿越土层以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形,荷载结构法又可的工程地质、水文地质条件而采用盾构法施工,衬砌采用单层装区分为两类:局部变形理论计算法和共同变形理论计算法。图1配式钢筋混凝土衬砌,衬砌外径为Á11.040m,衬砌厚度δ=为圆形衬砌常用计算方法的计算简图,其中,图1(a)表示周边承55cm。受主动荷载的自由变形圆环,对于松软地层可按自由变形圆环根据地质资料,浦东段沿线地基土按其岩性、时代、成因及物计算内力,图1(b)所示的圆环在侧向作用有弹性抗力,在坚硬地理力学性质差异从上至下
3、可划分为10层,其工程地质特性如下:层中圆形衬砌结构内力计算必须考虑弹性抗力的作用。图1(c)(1)人工填土层:以杂填土为主,部分素填土。则按弹性地基上的圆环计算结构内力,沿隧道周边地层的约束(2)褐黄～灰黄色粉质粘土:可塑～软塑状,中～高压缩性。抗力用弹簧表示,其反力由计算确定。(3)灰色淤泥质粉质粘土:流塑,高压缩性。目前对于具体设计的地下结构仍以荷载结构法为主。下面(3—a)灰色粉质粘土:很湿～湿,中压缩性。主要介绍一下采用荷载结构法中连续的自由变形圆环法对大连(4)灰色淤泥质粘土:流塑,高压缩性。路越江隧道衬砌内力的计算。(5—1)灰色粘土:软塑状,高压缩性。2.2荷
4、载计算(5—2)灰色粉质粘土:可塑,中压缩性。2.2.1荷载构成(6)暗绿～草黄色粘土:可塑～硬塑状,中压缩性。圆形隧道的荷载简图如图2所示。其中:(7-1)草黄色砂质粉土:湿,中密,中压缩性。P1=Pe+Pw;q1=qe1+qwl;q2=qe2+qw2-q1;qr=kδ(7-2)草黄色粉细砂:湿,密实,中压缩性。WPg=πg=2管片衬砌的内力分析2Rc式中:Pe、Pw———分别为垂直土压和水压,kPa;2.1概述qe1、qe2———水平土压,kPa;地下结构设计和进行力学计算的模型和方法较多,目前主qw1、qw2———水平水压,kPa;要采用荷载结构法设计模型和荷载结构法进
5、行计算。荷载结构势图判断发展方向。31213张拉开裂综合分析认真研究开裂原因,针对性地进行整治。嵌入环向工字钢,并注高强度环氧树脂砂浆。3.2开裂整治31214局部由于施工缝不整齐造成的开裂31211基础下沉不均造成的开裂先将原施工缝不整齐部分的缝隙采用环氧树脂封堵,再重新采用注浆补强的方法,一般只需要对基底部位采取中空锚杆沿施工缝切割一条假缝,并按照施工缝的填塞方法塞填。注浆加强或采用小导管注浆。31215中隔墙开裂31212主压应力过大造成剪切开裂一般都是由于偏心受压过大造成的一侧受拉开裂,一旦整个采用设置纵向剪力工钢嵌入砼结构,在钢结构上设置深长注结构对称后,不会再继续
6、发展,因此,可进行灌注环氧树脂砂浆处浆锚杆,对钢结构进行接触灌浆,以确保砼与工钢的连接良好。理。2002年肖龙鸽,薛文博:盾构隧道管片衬砌的内力分析第5期95水平土压的计算可按垂直土压乘以侧压力系数λ求得:qe1=λ·Pe;qe2=qe1+2λγRC式中:qe1、qe2———水平土压,kPa;3r———土体重度,kN/m;Pe———垂直土压,kPa;Rc———管片计算半径,m;λ———侧压系数,根据上海地基规范,取λ=0.6～0.7。(3)水压水压通常指地下水位以下的静水压力,本次计算中,未单独考虑水压。(4)土体抗力①竖向土体抗力PV=P1+πg=Pe+Pw+πg式中:Pv
7、———土体反力,kPa;图1圆形衬砌计算简图P1———竖向荷载,kPa;Pe、Pw———分别为土压和水压,kPa;g———结构自重,kPa。②侧向土体抗力抗力区任一截面水平弹性抗力值为:sinαg1=kδ(1-)sin45°3式中:k———土体抗力系数,kN/m;δ———A点水平位移,m;α———抗力区截面与水平直径所夹的圆心角,(°)。(5)结构自重wg=(式中符号含义同前)2πRc图2圆环计算模型(6)地面超载地面超载取w0=20kN/m。q0(7)工况构成r———水平向土体抗力,kPa,分布在水平
