【正文】 時減少地層對襯砌的影響） ， 圓環(huán)采用各項同性的直梁（殼）單元： E = 107kPa ， A = ， Y = ?， I = 10。3 = m2? 拱底反力 PR 計算： 由設計題目與計算圖示可知：作用在拱底部的拱底反力 PR（作用在襯砌圓環(huán)上的荷載豎向平衡 原理） 為： PR = pw1+ pe1+ π? g 則，作用襯砌圓環(huán)的拱底反力 PR為： PR = pw1+ pe1+ π ?g? π2 ? RH? γw+? RH? γ= + +π ?π2 10+= kN m2? 綜上所述，如下計算圖示中，各荷載值分別為： g = m2? ， pe1 = m2? ，qe1 = m2? ， qe2 = m2? ， qw1 = m2? ， qw2 = m2? ，pw1 = m2? ， qk = m2? ， PR = m2? 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 10 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 11 第 三 章 盾構管片內(nèi)力計算 在以上計算出襯砌圓環(huán)所受到的荷載后，可以采用慣用修正法進行襯砌圓環(huán)的內(nèi)力計算。(:)]24(105:20200) = 10。(qe2:qw2)]?RH424?(η?EI:?kRH4) =[2(:)。2 )2= m2? 則，作用在拱側的梯形 主動土 壓力 為： qe1 = m2? qe2 = += m2? 作用在盾構管片上的水壓力計算（不考慮水壓力的折減系數(shù)）： 由設計題目可知，地下水位的位置為： h = ? 則，作用在拱頂部的靜水壓力 pw1 為： qw1 = 10(+ + + )= m2? 側向三角形靜水壓力 pw2 為： qw2 = 102 ?RH= 102 = m2? 則，作用在拱側的梯形靜水壓力 為： qw1 = m2? qw2 = + = m2? 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 9 作用在 拱頂部的靜水壓力為： pw1 = m2? 側向土壤抗力 qk 計算： 由設計題目可知 ,襯砌圓環(huán)剛度折減系數(shù)為： η = ，襯砌圓環(huán)側向地層基床系數(shù)為：k = 20200kN m3? ， 襯砌圓環(huán)的抗彎剛度 : EI = 104kN? m2 ，襯砌圓環(huán)計算半徑為： Rc = 襯砌圓環(huán)在水平直徑處的變形量 δ為： ? ? ? ? ? ?? ? 41 1 1 1 2 242 2 4 0 . 0 4 5 4e w e w e w ccp p q q q q RE I k R? ?? ? ? ? ?????? ? ? ? 式中 ： pe1 = m2? ， pw1 = m2? ， qe1 = m2? ，qe2 = m2? ， qw1 = m2? ， qw2 = m2? 則， 襯砌圓環(huán)在水平直徑處的變形量 δ為： δ = [2(pe1:pw1)。? φ2)2= 2 tan(45176。2 )= m2? 側向三角形主動土壓力 p2 計算： 由設計題目可知， 在拱底部的土層內(nèi)摩擦角為： φ = 176。2 )2?2 tan(45176。? φ2)= tan(45176。 則，側向均勻主動土壓力 p1 為： p1= q ?tan(45176。?φ2)2? 2 ?c ?tan(45176。:(:) = 176。 則，拱背土壓力值 G 為： G = 2 ? (1? π4)?RH2? γ = 2 (1 ?π4)8 = m? 則，作用在拱 頂部的均布土 壓力 為： pe1 = + = m2? 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 8 側向均勻主動土壓力 p1 計算： 由設計題目可知， 計算側向土壓力時需要考慮拱側土層的抗剪強度指標，其中拱側具有兩層不同性質的土層，需要使用等效抗剪強度指標： c = :(:):(:) = , φ= 176。) = m2? 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 7 若，不考慮土層的成拱效應，則作用在拱頂部的土壓力 q 為 ： q = (∑γi ?hi)+ Po = (18+ 8 + + + 8)+ 20= m2? m2? 可見考慮土層的成拱效應，將會使得作用在拱頂部的土壓力值極大的減小，從而在保證設計安全的同時，為工程設計帶來巨大的經(jīng)濟效益 ！ 故，在拱頂部荷載計算時，需要考慮拱頂部土層的成拱效應，設計時取拱頂部荷載為： q = m2? 地面超載 q 計算 （ 其中在拱頂部土壓力計算時，應考慮了地面超載的影響，故在內(nèi)力計算時，不需要再次進行疊加 ） ： 由設計題目可知， 地面超載值為： Po = 20kN m2? 考慮分項系數(shù)，作用在拱頂部的地面超載為： q = 20 = 28kN m2? 拱背土壓力 G 計算： 由設計題目可知，襯砌圓環(huán)的計算半徑取： RH= 。)]+ 20e(。 [1 ? e(。 2?2 )= 則，豎向土壓力值 q 為： q = (8。:φ 2?2 )=2 cot(45176。:(:) = 176。此時作用在拱頂部的土壓力 q 值小于拱頂部覆土層的自重，土壓力值 q 可以根據(jù)太沙基理論計算拱頂部松動土壓力 q 為： 其中： H = h = , c = :(:):(:) = , φ =176。水的重度為： γw = 10kN m3? 。 其中由于在計算荷載 與襯砌內(nèi)力 時， 所使用公式是建立在線彈性體系的理論基礎上，所計算得出的內(nèi)力值與荷載成線性相關，所以可以在進行荷載 內(nèi)力 組合之前的荷載計算時就考慮荷載的分項系數(shù)，從而使得在計算各個分項荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值時，就已經(jīng)考慮了荷載的分項系數(shù)，則在荷載的組合效應分析中，可以直接將荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力值進行組合，不需要再次考慮荷載的分項系數(shù)！ 在拱頂部土壓力計算時，采用太沙基公式進行計算時，公式中使用了荷載分項系數(shù)，為了統(tǒng)一計算 ，故在荷載計算時也統(tǒng)一采用相應的分項系數(shù)，以后 在 內(nèi)力計算與荷載組合時便不需要再次使用荷載分項系數(shù)。 教師姓名班級成績?nèi)掌趫D號課程設計天津城市建設學院土木系柱下獨立基礎、樁基礎 襯砌圓環(huán)構造圖 天津城建大學土木工程學院 地下 建筑 結構 A 課程設計 敖禮云 10210228 5 第 二 章 荷載計算 荷載計算主要考慮基本使用階段的情況進行計算，其中作用在盾構隧道管片上的荷載主要包括 管片自重 g（假設初襯的防水效果良好，不需要設置二次襯砌） 、豎向土壓力 q、拱背土壓力 G（在內(nèi)力計算時，將其簡化為作用在拱背上的均布荷載）、地面超載 q（在內(nèi)力計算時，將其疊加到作用在拱背上的豎向土壓