长沙顶推施工盾构验算书.docx

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1、第二部分钢盾构检算计算根据顶进通道下沉量控制指标要求，通道顶进后高速公路的下沉量需控制在20mm以内，因而必须保证盾构结构的刚度，通道顶进拟采用隔离卷板盾构这一结构。（其结构如下图）盾构结构图图1图2一、载荷的确定1、盾构顶部覆盖层土载荷N土＝1.86×9.5×17.7×19=5942.4kN2、上部钢构自重初算横梁工字钢Ⅰ32＝57.7kg/m（0.565kN/m），共56条，每条长17.7m盾构顶板自重δ＝20mmG顶板＝1.57kN/m2令自重为N自则有：N自＝0.565kN/m×56×17.7m＋1.231kN/m2×17.7m×7.4m＝721kN3、

2、车道载荷查《公路工程技术标准》，高速公路按公路-I级汽车荷载计算：车道取最不利荷载：N=24.12KN/m×18.2×2=878KN车道均布荷载标准值qk=24.12kN/m，集中荷载标准值Pk=180KN，则汽车荷载N车＝17.7×24.12×2+180=1033.8kN。4、总载荷为：N总＝N土＋N自＋N车＝5942kN＋721kN＋1033.8kN＝7696.8kN。上述载荷按均布载荷作用于盾构横梁二、盾构32b工字钢横梁检算计算简图q＝32.64N/mmBDCAE398417750-1264=16486398439843984在通道穿越高速公路时，盾构横

3、梁Ⅰ32b正处于车道行车位置，该横梁Ⅰ32b距路面为2.5米，若按汽车-20考虑局部轮压，取载荷冲击安全系数ｎ１＝1.4,　取工字钢不均衡系数ｎ２＝1.1根据N总＝7696.8kN，工字钢按照0.3米间距铺设，则作用于每片工字钢上的均布载荷为：q＝/（16486×56）＝8.3N/mm考虑安全系数和不均衡系数后，q＝8.3N/mm×1.4×1.1＝12.78N/mm剪力计算查表得Kb左=-0.6；IX/SX=27.09;d=13.5mm则剪力Qb左=-0.6×12.78N/mm×4332=-33218N剪应力：=Q×S/(I×d)=-33218/(27.09×1

4、3.5)=90.83(MPa)Mmax=qL2/10=12.78×43322/10=(N.mm)σB=σC=Mmax/WX=/=33.0(MPa)支点处挤压应力计算：最大支座压力为RB、RCRB=RC=1.1×12.78×4332=60899N支承长度304mm，腹板厚度为11.5mm则支座挤压应力为：σB挤压=σC挤压=60899/(11.5×304)=17.42(MPa)工字钢横梁复核应力为：根据σ合B=本工程由于在高速公路下部，为安全起见，安全系数放大至1.2倍σ合B==159(MPa)<〔σ〕＝180（Mpa）挠度计算挠度采用简支梁均布载荷进行简化计算查

5、表，I32b工字钢Ix=mm4fmax＝qL4/128EI=(32.64×47874)/(128×21×104×)＝5.5mm<〔f〕＝4787/400=12mm挠度满足要求。三、立柱受压稳定检算盾构总共有28b工字钢立柱40条，分配到每根立柱的竖向压力位：N=7696.8/40=192.4kN28b工字钢横截面积为61cm2，1、疲劳强度验算：σ＝N/Aj＝/61×102＝31.54（MPa）＜〔σ〕＝180（Mpa）疲劳强度满足要求。2、总体稳定验算：查表，28b工字钢惯性矩：Ix=7480cm4，回转变径rx=11.1cm；Iy=379cm4，回转半径rx

6、=2.49cm；3、自由长度：立柱横隔间距为1.895m，因此，自由长度lx=1.895m4、长细比：lx=189.5/11.1=17.1，ly=189.5/2.49=76.1，起控制作用的长细比是ly，查表，与它对应的折减系数ψ1=0.655ψ1×〔σ〕=0.655×180=118MPa>σ=26.2MPa满足要求。四、斜立柱的计算斜立柱为I32b工字钢制造P斜=N/cos10.07o=N/0.9846=N其参考数据有：WX=mm3IX=mm4Iy=mm4A=7345mm2截面几何特征计算当量长细比单根I32by1=26.14mm取L1=1756mm分支稳定性

7、计算满足要求。整体刚度满足λ当局部整体稳定性验算由λX=52.29，查表系数ψ=0.879N=-N安全系数取2.5，则，满足整体稳定性要求，强度满足要求。分支刚度λL=33.07<[λ]=40，满足局部刚度要求。五、极限状态，核心土坍方造成的子盾构弯矩应力子盾构顶部覆土荷载每孔子盾构按集中荷载考虑，子盾构集中荷载计算如下：土荷载：N土=2.5×2.375×5.49×19000N=N钢构自重初算已知I28=469.42N/mG板=1231N/㎡施工人员及设备荷载1000N/㎡令子盾构顶部自重为N自子则有：N自子=469.42N/m×70m+1231N/㎡×2.37

8、5m×5.49m+1.3