目录1 荷载计算-------------------------------------31.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------31.2 隧道外围荷载标准值-------------------------31.2.1 自重--------------------------------31.2.2 均布竖向地层荷载----------------------41.2.3 水平地层均布荷载----------------------41.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------51.2.5 底部反力-----------------------------51.2.6 侧向地层抗力--------------------------51.2.7 荷载示意图----------------------------62 内力计算---------------------------------------63 标准管片配筋计算--------------------------------83.1 截面及内力确定-----------------------------83.2 环向钢筋计算--------------------------------83.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------114 抗浮验算-------------------------------------105 纵向接缝验算--------------------------------125.1 接缝强度计算------------------------------125.2 接缝张开验算------------------------------146 裂缝张开验算------------------------------157 环向接缝验算----------------------------168 管片局部抗压验算-----------------------------179 参考文献-------------------------------18一. 荷载计算1.1结构尺寸及地层示意图q=20kN/m21-1 结构尺寸及地层示意图如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整：mm 220505171355=⨯+1.2隧道外围荷载标准值计算 1.2.1自重23/750.835.0/25m kN m m kN g h =⨯=⋅=δγh γ——钢筋混凝土自重（3/m kN ）；δ—-管片厚度（m ）； 1.2.2均布竖向地层荷载①竖向地层荷载：211/19.7482.2057.85.31.9181185.0m kN h q i ni i =⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=⋅=∑=γ ②地面超载：22/20m kN q =③近似均布拱背土压力：2223/070.51.321606.71.343.0243.02m kN R b R R G i q =⨯⨯⨯⨯===γ 其中： 2/606.728.1645.128.11.70.8645.1m kN i =+⨯+⨯=γ2321/26.99070.52019.74m kN q q q q =++=++=1.2..3水平地层均布荷载)245tan(2)245(tan 21ϕϕ---=c q p其中：的土壤重度衬砌圆环侧向各个土层--γ 内摩擦角--ϕ粘聚力的加权平均值--C3/k 353.785.5205.41.7645.18m N =⨯+⨯=γ000678.785.5205.42.7645.19.8=⨯+⨯=ϕkPac 128.1285.5205.41.12645.12.12=⨯+⨯=则：KPap 66.54)2678.745tan(128.122)2678.745(tan 26.99000021=-⨯--⨯=1.2.4按三角形分布的水平地层压力KPaR p H 876.32)2678.745(tan 353.7925.22)245(tan 20222=-⨯⨯⨯=-⋅⋅=ϕγ其中：mRH925.2235.01.31.3=-+=1.2.5拱底反力KPaR R g q P H H R 16.73110925.2217.3532.9250.214675.826.99210.2146w =⨯⨯-⨯⨯+⨯+=⋅-++=πγπγπ1.2.6侧向土层抗力)cos 21(α-=ky PK其中：衬砌圆环抗弯刚度:237625.123265120.35×0.1103.45EJ m KN ⋅=⨯⨯= 衬砌圆环抗弯刚度折减系数:3.0=η； 则：m k EJ g q y R R P P H H 344444211011.4)925.2102045.0625.1232653.0(24925.2)75.886.3266.5426.992()045.0(24)2(-⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+--⨯=+⨯+--=πηπKPa ky P k 12.821011.420000)cos 21(3max=⨯⨯=-=-α KPa ky Pk 02.34)21(1011.420000)cos 21(3min-=-⨯⨯⨯=-=-α 取KPa P K 1.48=1.2.7荷载示意图图1-2 圆环外围荷载示意图二、内力计算取一米长度圆环进行计算，其中荷载采用设计值，即考虑荷载组合系数。

计算结果如下表（已考虑荷载组合系数）：2/5.1075.82.1m kN g =⨯=2321/112.123070.52.1204.119.742.12.14.12.1m kN q q q q =⨯+⨯+⨯=++=2165.60kN/m54.662.1=⨯=p 22/451.39876.322.1m kN p =⨯= 2/076.14073.1162.1m kN P R =⨯=2k /72.571.482.1m kN P =⨯=隧道圆环内力计算结果根据表格所示，在0126度时轴力最大和弯矩最大三、 标准管片配筋计算 3.1 截面及内力确定由上述内力计算，取m N M ⋅=-105.73k ，KN N 05.964=进行内力计算，衬砌管片同时受到较大的正弯矩与负弯矩，采用对称配筋。

简化模型为b=1000mm ，h=350mm ，保护层厚度取50mm 。

根据修正惯用法中的η-ξ法，由于纵缝接头的存在而导致结构整体刚度降低，取圆环整体刚度为：衬砌圆环抗弯刚度--JE Z41.375.241.375.22202.552d 2J m P ===⎰ρπρρπρ4Z601.272Jm JP==27710016.56061.27103.456.0EJ m KN ⋅⨯=⨯⨯⨯=η而管片的内力： a.最大负弯矩时：m kN M M s ⋅=⨯+=+=45.13773.105)3.01()1(ζ kN N N S 05.964==b.最大正弯矩时：m kN M M s ⋅=⨯+=+=2.5340.94)3.01()1(ζ kN N N s 850.97==3.2 环向钢筋计算 3.2.1按最大负弯矩配筋mm N M e S S 6.14205.96445.1370===取：1.1=η。

mm a h e e s 281.8650175142.61.120s =-+⨯=-+=ηmm a he e s s 86.31501756.1421.12'0'=+-⨯=+-=ηmm a a ss50=='采用非对称配筋3.052.0300/6.1421.1/00>=⨯=h e η，先按大偏心计算，假设mm h x b 16830056.00=⨯==ξ对于大偏心构件，取sd f =s σ，，对s A M 取矩，)()2('000's s sd cd s d a h f xh bx f e N A ---=γ）（）（50-300280168/2-300168100022.4-281.861000964.051.0⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==负值所以，按照构造配筋，取2'700100/35010002.0%2.0mm bh A s =⨯⨯== 取4ø16钢筋，面积为804mm^2将2'700mm A s =带入公式)2()(00'0's xh bx f e N a h f A cd s d s sd --=-γ 可得02.994330021-2=-+x x 算出x=35.2mmmm h x b 1680=≤ξ,所以取sd f =s σ，对N 取力得平衡s sd d s sd cd A f N A f bx f +=+0''γ带入数据算得：As=73.14mm^2<0.2%bh所以去As=0.2%bh=700mm^2 取4ø16，供给面积为804mm^23.3环向弯矩平面承载力验算（按轴心受压验算）NN NS964.05k ==mm bh bh A I i 036.101123501223====826.32036.10129251806500=⋅⋅=πi l查《混凝土结构设计原理》表3-1，得轴心受压稳定系数：986.0=ϕ，2700mm A S='000032.03501000700<=⨯='ρ（纵向钢筋配筋率）2350000mm A=（构件截面面积）KNN bx f A f N cd s sd 964.0515k .1317)3500004.22700280(986.09.0)(9.0''>=⨯+⨯⨯⨯=+=ϕ满足要求四、抗浮验算盾构隧道位于含地下水的土层中时受到地下水的浮力作用，故需验算隧道的抗浮稳定性，用抗浮系数：FP G G F K G G ++'=+=21 式中：G '——隧道自重G ——拱背土压力P ——垂直荷载F ——水浮力 则：WH H W H R R P P G R g K γππ⋅⋅+++⋅⋅=212)(2 10925.2925.22)77.0565.6(1606.71.343.0925.2275.822⨯⨯⨯⨯++⨯⨯⨯+⨯⨯=ππ 1.14.19>= 满足要求其中：水压力：277.05kN/m 7.70510=⨯==H P w w γ五. 纵向接缝验算5.1接缝强度计算近似地把螺栓看作受拉钢筋，假设选用1根螺栓。

按偏心受压钢筋混凝土截面尽行计算。

5.1.1.负弯矩接头（0126截面）m kN M ⋅=⨯=011.747.073.105N N 964.05k = mm N M e 76.8964.0574.0110===mm ea 20=，mm e e e a i 96.80=+=KN N 4.24810006214001=⨯= 其中：N 1--螺栓预应力引起的轴向力，取M30细螺纹由：0=∑Xx b f c 1=N +Nx ⨯⨯=⨯⨯+⨯100022.4104.248110964.0533得：mm h mm x 16856.04.1350=<=为大偏心受压,则：iNe x h N x h nN K )22()2(010e -+-= 96.8964050)254.132350(964050)24.135300(2484002⨯-⨯+-⨯⨯= 55.1025.2>= 满足要求5.1.2正弯矩接头（00截面）m kN M ⋅= 3.25N N 850.97k = mm N M e 62.5850.973.250===mm e a 20=，mm e e e a i 82.50=+=由：0=∑Xbx cd 1f =N +Nx⨯⨯=⨯+22.410002484002850970 得：mm 1680.56h 49.07m m x 0=<=为大偏心受压,则：iNe x h N x h nN K )22()2(010e -+-= 49.07850970)249.072350(850970)249.07300(2484002⨯-⨯+-⨯⨯= 55.17.34>=满足要求5.2接缝张开裂度验算管片拼装之际由于受到螺栓（5.8级），在接缝上产生预应力： We N F N c 0111⋅±=σ 其中：N1——螺栓预应力引起的轴向力，取M30细螺纹(KN N 6.2821= ) e 0——螺栓与重心轴偏心距（取25mm ）W F 、——衬砌截面面积和截面距当接缝受到外荷载，由外荷载引起的应力：W M F N c 222±=σ其中：M 22及N ——外荷载，由外荷载引起的内力W F 、——衬砌截面面积和截面距选取不利接缝截面（0126），计算如下：220111/406.0350×1000×1/625×4840021000350248400mm N W e N F N c =-⨯=⋅-=σ226222/0.60350×10001/610105.77.01000350964050mm W F N M c -=⨯⨯⨯-⨯=-=σ由此可得接缝变形量：l E n l c c σσ21--=∆其中：E ——防水涂料抗拉弹性模量（取3MPa ）l ——涂料厚度（取5mm ）n ——螺栓个数。