【導(dǎo)讀】暗挖施工法包括鉆爆法、盾構(gòu)法、淺埋暗挖法等。構(gòu)的一種機械化施工方法。本設(shè)計以合川路站～虹梅路站區(qū)間為實例，采用盾構(gòu)法進行施工。細計算隧道荷載和管片內(nèi)力，最終進行管片配筋和裂縫寬度驗算。

　　

【正文】 7c o s )HkPR??? ? ? 22( 0 .7 0 7 c o s c o s 0 .7 0 7s in c o s )HkPR????? ? ? △測壓 0～ π ) c ( 3222 ?? ?? ??Hh RP )c c (c os22 ???? ?Hh RP 26 代入數(shù)值可得下表： 表 管片自重引起的截面內(nèi)力表 截面位置 自重 M(kNm) 自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 表 上部荷載引起的截面內(nèi)力表 截面位置 上部荷載 M(kNm) 自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 27 表 底部反力引起的截面內(nèi)力表 截面位置 底部反力 M(kNm) 底部反力自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 表 均布測壓引起的截面內(nèi)力表 截面位置 均布測壓 M(kN178。 m) 均布測壓自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 0 176。 135176。 176。 180176。 28 表 △ 側(cè)壓引 起的截面內(nèi)力表 截面位置 △ 測壓 M(kNm) △ 測壓自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 表 水壓引起的截面內(nèi)力表 截面位置 水壓 M(kNm) 水壓自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 29 表 水平彈性抗力引起的截面內(nèi)力表 截面位置 水平彈性抗力 M(kNm) 水平彈性抗力自重 N(kN) 0176。 176。 45176。 0 0 176。 90176。 176。 135176。 0 0 176。 180176。 表 管片內(nèi)力組合一覽表 截面位置 內(nèi)力組合 管片內(nèi)力組合 M(kNm) N(kN) M(kNm) N(kN) 0176。 176。 45176。 176。 90176。 176。 135176。 176。 180176。 30 根據(jù)計算所得的內(nèi)力圖 繪出襯砌的內(nèi)力組合圖如下： 1 8 8 4 . 81 3 2 5 . 6 41 6 6 1 . 8 6N 圖kNM 圖kN m3 6 8 . 7 23 5 6 . 8 35 6 0 . 3 0 圖 襯砌內(nèi)力組合圖 由內(nèi)力組合值可知，彎矩在拱底處 ??180? 取得正的最大值 （管片內(nèi)側(cè)受拉， ?M kNm），在 ??90? 的時候取得負的最大值（管片外側(cè) 受 拉 ， ??M kNm ）， 軸 力 在 ?? ? 時 取 得 最 大 值?N kNm。 31 5 管片配筋及驗算 襯砌配筋設(shè)計 管片配筋取襯砌結(jié)構(gòu)承受彎矩最大值作為設(shè)計依據(jù)，在內(nèi)力組合中得出的結(jié)果，在 ?=180176。時截面內(nèi)側(cè)受拉彎矩最大， ?=90176。時截面外側(cè)受拉彎矩最大。故按 ?=180176。時的截面進行內(nèi)排鋼筋設(shè)計，按 ?=90176。時的截面進行外排鋼筋設(shè)計。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，按偏心受壓構(gòu)件進行截面配筋設(shè)計。 （ 1） ??=180176。時 1）對受壓側(cè)配筋 彎矩 M= kNm 軸力 N= kN 管片鋼筋選定為 HRB400 型熱軋鋼筋，選用混凝土等級為 C55 混凝土。 h=350mm， mm300503500 ????? sahh mm3371 0 0 6 6 ????? NMe 20mmae ? （ ea 取 20 和 h/30=350/30= 較大者） mm 090 . 3mm35720337 00 ??????? heee ai 所以，屬大偏心受壓情況 式中 0e ——截面的初始偏心距， mm； ae ——軸向力在偏心方向上的附加偏心距， mm； ie ——修正截面初始偏心距， mm ； sa ——混凝土受壓的保護層厚度， mm； h——管片的厚度， mm。 si ahee ??? 2/? （ ） 式中 e——軸向力到受拉鋼筋合力點的距離， mm； ?——截面的偏心距增大系數(shù)；這里取 η=。 將已知數(shù)值帶入計算可得： e =482mm。 取 b??? ， 對受壓側(cè)配筋： 32 ) ( )( s039。20139。ahf bhfNeA y bbcs ?? ??? ??? （ ） 式中 39。sA ——受壓側(cè)配筋面積 ， mm2； 1? ——矩形應(yīng)力圖強度與受壓區(qū)混凝土最大應(yīng)力 cf 的比值； cf ——混凝土的抗壓強度設(shè)計值 , N/mm2。 b——管片寬度， mm； b? ——界限相對受壓區(qū)高度； 39。yf ——鋼筋屈服強度設(shè)計值 , N/mm2。 0h ——截面的有效高度 , mm 根據(jù)選定的 HRB400 鋼筋和 C55 混凝土，查表可得： ?? cf = N/mm2； b=1200mm； b? =； 39。yf =360 N/mm2； 0h =310 mm2。 將已知數(shù)值帶入計算可得： 22339。mm2 6 0 5)50300(360)( 2 0 6 6 1??????????????sA 39。sA 為負說明混凝土受壓強度已經(jīng)足夠， 39。sA 按最小配筋計算。 最小配筋率min? ，查表得： tf =2；yf = 39。yf =360 N/mm2； ％}%, a x{m in ?? ytff? 式中 min? ——最小配筋率； tf ——混凝土的抗拉強度設(shè)計值， N/mm2； yf ——鋼筋的屈服強度設(shè)計值， N/mm2。 0min39。 bhAS ?? 式中 b——管片寬度， mm； h——截面高度， mm。 將已知數(shù)值帶入計算可得： 239。 mm8823001200% ????sA 33 2） 對受拉側(cè)配筋 由于受壓區(qū)采用最小配筋，則要重新計算受壓區(qū)高度 x ： )()2/(e 39。039。s39。01 syc ahAfxhbxfN ???? ? （ ） 解此方程可得到受壓區(qū)高度 bf ahAfNehh c ssy 139。039。39。200)]([2x ? ????? （ ） 將各參數(shù)代入方程求得 12 )]50300( 61[2300300x 2 ?? ?????????? =95mm＜ s2a =100mm 所以受拉區(qū)鋼筋面積： )( 2/ 39。0 sy sis ahf aheNA ? ??? ? （） 將已知數(shù)值帶入計算可得： 23 )50300(360 ??? ???sA （ 2） ?????時（外排筋） 1）對受壓側(cè)配筋 彎矩 ???M 軸力 N= 管片鋼筋選定為 HRB400 型熱軋鋼筋，選用混凝土等級為 C55 混凝土。 h=350mm， h0= h – as= h – 50=300 mm mm 1891 0 0 8 8 43 5 6 . 8 3/0 ????? NMe 20?ae mm（ ea 取 20 和 h/30=350/30= 較大者） mm900 . 3mm20920189 00 ??????? heee ai 所以，屬大偏心受壓情況 si ahee ??? 2/? 將已知數(shù)值帶入計算可得： e =334mm 34 取 b??? ， 對受壓側(cè)配筋： ) ( )( s039。20139。ahf bhfNeA y bbcs ?? ??? ??? 根據(jù)選定的Ⅲ級 HRB400 鋼筋和 C55 混凝土，查表可得： 1? =； cf = 2N/mm ； b =1200mm； b? =； 39。yf =360 2N/mm ； 0h =310mm。 將已知數(shù)值帶入計算可得： )50300(360)( 239。?????????????sA 2＜mm? 39。sA 為負說明混凝土受壓強度已經(jīng) 足夠， 39。sA 按最小配筋率計算。 查表得： tf = N/mm2；yf = 39。yf =360 N/mm2； 最小配筋率 min? ： 5%}%, a x{m in ?? ytff?20m i n39。 mm8823001 2 0 0% ????? bhA s ? 式中 min? ——最小配筋率； tf ——混凝土的抗拉強度設(shè)計值， 2N/mm ； yf ——鋼筋的屈服強度設(shè)計值， 2N/mm 。 由于受壓區(qū)采用最小配筋，則要重新計算受壓區(qū)高度 x ： 0min39。 bhAS ?? 式中 b ——管片寬度， mm； h ——截面高度， mm。 將已知數(shù)值帶入計算可得： 8823001200%39。 ????sA mm2 故 ‘ sA 的值應(yīng)選用 239。 mm882?sA 35 2）外側(cè)受拉側(cè)配筋 計算受壓區(qū)高度 39。 39。 39。1 0 0( / 2 ) ( )c y s sNe f b x h x f A h??? ? ? ? 將各參數(shù)代入方程求得 x=68 mm 2 s? =100mm，所以受拉區(qū)鋼筋 面積： )( 2/ 39。0 sy sis ahf aheNA ? ??? ? 將已知數(shù)值帶入計算可得： 23 59)50300(360 84 ??? ???sA 綜合 2 所計算的數(shù)據(jù)，對于管片的配筋如下： 管片配筋為： 內(nèi)筋：選 12? 22@100 的鋼筋進行布 置， As=。 外筋：選 5? 22@275 的鋼筋進 行布置 ,As =。 驗算總的配筋率 %% m i n039。 ???????? ?? bh AA SS % a x ????? y cb f f??? 故 min max? ? ??? ，滿足配筋要求。 所設(shè)計的主筋滿足要求。 簡要驗算 裂縫寬度驗算 （ 1）正彎矩作用下 ???he 36 需要驗算裂縫寬 度。 )(m a x teeqsskcr dcEW ???? ?? （ ） 式中 cr? ——構(gòu)件受力特征系數(shù)，受彎和偏心受壓構(gòu)件， ?cr? ； ? ——裂縫之間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)； sk? ——混凝土構(gòu)件裂縫截面處縱向受力鋼筋應(yīng)力； sE ——鋼筋彈性模量，取 25 N /m ??sE 。 c——最 外 層 縱 向 受拉 鋼 筋 外 邊緣 至 受 拉 區(qū)底 邊 的 距 離mm392/2250 ??c ； eqd ——縱向受拉鋼筋的等效直徑； te? ——按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率； 縱向受拉筋合力作用點至截面受壓合力點距離： )482300()( 20200 ???????? ????????? ?? hehh? 200 N / m )()( ??? ???????ssk AhheN? ?? ?????? bhA ste? ??????? skte tkf??? 式中 tkf ——混凝土軸心受拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 2210 22 ??? ??? ??iiiiieq dvn dnd 構(gòu) 件最大裂縫寬度： 0 . 2 m mmm0 6 )0 2 ( 4 5m a x??????????W 滿足要求 37 （ 2） 負彎矩作用下 ???he 需要驗算裂縫寬度。 裂縫寬度最大值公式與上相同，即： )(m a x teeqsskcr dcEW ???? ??