① 柱下独立基础如何配钢筋。请举具体例子和全部计算过程。谢谢!
一、设计依据
《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002)①
《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)②
二、示意图
三、计算信息
构件编号: JC-1 计算类型: 验算截面尺寸
1. 几何参数
台阶数 n=1
矩形柱宽 bc=400mm 矩形柱高 hc=400mm
基础高度 h1=400mm
一阶长度 b1=800mm b2=800mm 一阶宽度 a1=800mm a2=800mm
2. 材料信息
基础混凝土等级: C30 ft_b=1.43N/mm2 fc_b=14.3N/mm2
柱混凝土等级: C30 ft_c=1.43N/mm2 fc_c=14.3N/mm2
钢筋级别: HPB300 fy=270N/mm2
3. 计算信息
结构重要性系数: γo=1.0
基础埋深: dh=1.500m
纵筋合力点至近边距离: as=40mm
基础及其上覆土的平均容重: γ=20.000kN/m3
最小配筋率: ρmin=0.100%
4. 作用在基础顶部荷载标准组合值
F=500.000kN
Mx=0.000kN*m
My=0.000kN*m
Vx=0.000kN
Vy=0.000kN
ks=1.35
Fk=F/ks=500.000/1.35=370.370kN
Mxk=Mx/ks=0.000/1.35=0.000kN*m
Myk=My/ks=0.000/1.35=0.000kN*m
Vxk=Vx/ks=0.000/1.35=0.000kN
Vyk=Vy/ks=0.000/1.35=0.000kN
5. 修正后的地基承载力特征值
fa=130.000kPa
四、计算参数
1. 基础总长 Bx=b1+b2+bc=0.800+0.800+0.400=2.000m
2. 基础总宽 By=a1+a2+hc=0.800+0.800+0.400=2.000m
A1=a1+hc/2=0.800+0.400/2=1.000m A2=a2+hc/2=0.800+0.400/2=1.000m
B1=b1+bc/2=0.800+0.400/2=1.000m B2=b2+bc/2=0.800+0.400/2=1.000m
3. 基础总高 H=h1=0.400=0.400m
4. 底板配筋计算高度 ho=h1-as=0.400-0.040=0.360m
5. 基础底面积 A=Bx*By=2.000*2.000=4.000m2
6. Gk=γ*Bx*By*dh=20.000*2.000*2.000*1.500=120.000kN
G=1.35*Gk=1.35*120.000=162.000kN
五、计算作用在基础底部弯矩值
Mdxk=Mxk-Vyk*H=0.000-0.000*0.400=0.000kN*m
Mdyk=Myk+Vxk*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m
Mdx=Mx-Vy*H=0.000-0.000*0.400=0.000kN*m
Mdy=My+Vx*H=0.000+0.000*0.400=0.000kN*m
六、验算地基承载力
1. 验算轴心荷载作用下地基承载力
pk=(Fk+Gk)/A=(370.370+120.000)/4.000=122.593kPa 【①5.2.1-2】
因γo*pk=1.0*122.593=122.593kPa≤fa=130.000kPa
轴心荷载作用下地基承载力满足要求
因Mdyk=0, Mdxk=0
Pkmax=(Fk+Gk)/A=(370.370+120.000)/4.000=122.593kPa
七、基础冲切验算
1. 计算基础底面反力设计值
因 Mdx=0 并且 Mdy=0
Pmax=Pmin=(F+G)/A=(500.000+162.000)/4.000=165.500kPa
Pjmax=Pmax-G/A=165.500-162.000/4.000=125.000kPa
2. 验算柱边冲切
YH=h1=0.400m, YB=bc=0.400m, YL=hc=0.400m
YB1=B1=1.000m, YB2=B2=1.000m, YL1=A1=1.000m, YL2=A2=1.000m
YHo=YH-as=0.360m
2.1 因 (YH≤800) βhp=1.0
2.2 x方向柱对基础的冲切验算
x冲切位置斜截面上边长 bt=YB=0.400m
x冲切位置斜截面下边长 bb=YB+2*YHo=1.120m
x冲切不利位置 bm=(bt+bb)/2=(0.400+1.120)/2=0.760m
x冲切面积 Alx=max((YL1-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL1-YL/2-ho)2,(YL2-YL/2-ho)*(YB+2*ho)+(YL2-YL/2-ho)2
=max((1.000-0.400/2-0.360)*(0.400+2*0.360)+(1.000-0.400/2-0.360)2,(1.000-0.400/2-0.360)*(0.400+2*0.360)+(1.000-0.400/2-0.360)2)
=max(0.686,0.686)
=0.686m2
x冲切截面上的地基净反力设计值 Flx=Alx*Pjmax=0.686*125.000=85.800kN
γo*Flx=1.0*85.800=85.80kN
γo*Flx≤0.7*βhp*ft_b*bm*YHo (6.5.5-1)
=0.7*1.000*1.43*760*360
=273.87kN
x方向柱对基础的冲切满足规范要求
2.3 y方向柱对基础的冲切验算
y冲切位置斜截面上边长 at=YL=0.400m
y冲切位置斜截面下边长 ab=YL+2*YHo=1.120m
y冲切面积 Aly=max((YB1-YB/2-ho)*(YL+2*ho)+(YB1-YB/2-ho)2,(YB2-YB/2-ho)*(YL+2*ho)+(YB2-YB/2-ho)2)
=max((1.000-0.400/2-0.360)*(0.400+0.360)+(1.000-0.400/2-0.360)2,(1.000-0.400/2-0.360)*(0.400+0.360)+(1.000-0.400/2-0.360)2)
=max(0.686,0.686)
=0.686m2
y冲切截面上的地基净反力设计值 Fly=Aly*Pjmax=0.686*125.000=85.800kN
γo*Fly=1.0*85.800=85.80kN
γo*Fly≤0.7*βhp*ft_b*am*YHo (6.5.5-1)
=0.7*1.000*1.43*760*360
=273.87kN
y方向柱对基础的冲切满足规范要求
八、柱下基础的局部受压验算
因为基础的混凝土强度等级大于等于柱的混凝土强度等级,所以不用验算柱下扩展基础顶面的局部受压承载力。
九、基础受弯计算
因Mdx=0 Mdy=0 基础轴心受压, 根据公式【①8.2.7-4】【①8.2.7-5】推导:
MI_1=1/24*(Bx-bc)2*(2*By+hc)*Pjmax
=1/24*(2.000-0.400)2*(2*2.000+0.400)*125.000
=58.67kN*m
MII_1=1/24*(By-hc)2*(2*Bx+bc)*Pjmax
=1/24*(2.000-0.400)2*(2*2.000+0.400)*125.000
=58.67kN*m
十、计算配筋
10.1 计算Asx
Asx_1=γo*MI_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*58.67*106/(0.9*(400.000-40.000)*270)
=670.6mm2
Asx1=Asx_1=670.6mm2
Asx=Asx1/By=670.6/2.000=335mm2/m
Asx=max(Asx, ρmin*H*1000)
=max(335, 0.100%*400*1000)
=400mm2/m
选择钢筋⌰10@190, 实配面积为413mm2/m。
10.2 计算Asy
Asy_1=γo*MII_1/(0.9*(H-as)*fy)
=1.0*58.67*106/(0.9*(400.000-40.000)*270)
=670.6mm2
Asy1=Asy_1=670.6mm2
Asy=Asy1/Bx=670.6/2.000=335mm2/m
Asy=max(Asy, ρmin*H*1000)
=max(335, 0.100%*400*1000)
=400mm2/m
选择钢筋⌰10@190, 实配面积为413mm2/m。
② 混凝土的种类,如何区分。
混凝土有多种分类方法,最常见的有以下几种:
按胶凝材料
1.无机胶凝材料混凝土,无机胶凝材料混凝土包括石灰硅质胶凝材料混凝土(如硅酸盐混凝土)、硅酸盐水泥系混凝土(如硅酸盐水泥、普通水泥,矿渣水泥,粉煤灰水泥、火山灰质水泥、早强水泥混凝土等)。钙铝水泥系混凝土(如高铝水泥、纯铝酸盐水泥、喷射水泥,超速硬水泥混凝土等)、石膏混凝土、镁质水泥混凝土、硫磺混凝土、水玻璃氟硅酸钠混凝土、金属混凝土(用金属代替水泥作胶结材料)等。
2.有机胶凝材料混凝土。有机胶凝材料混凝土主要有沥青混凝土和聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 此外,无机与有机复合的胶体材料混凝土,还可以分聚合物水泥混凝土和聚合物辑靛混凝土。
按表观密度
混凝土按照表观密度的大小可分为:重混凝土、普通混凝土、轻质混凝土。这三种混凝土不同之处就是骨料的不同。
重混凝土是表观密度大于2500公斤/立方米,用特别密实和特别重的集料制成的。如重晶石混凝土、钢屑混凝土等,它们具有不透x射线和γ射线的性能;常由重晶石和铁矿石配制而成。
普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土,表观密度为1950~2500Kg/立方米,主要以砂、石子为主要集料配制而成,是土木工程中最常用的混凝土品种。
轻质混凝土是表观密度小于1950公斤/立方米的混凝土。它又可以分为三类:
1.轻集料混凝土,其表观密度在800~1950公斤/立方米,轻集料包括浮石、火山渣、陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀矿渣、矿渣等。
2.多空混凝土(泡沫混凝土、加气混凝土),其表观密度是300~1000公斤/立方米。泡沫混凝土是由水泥浆或水泥砂浆与稳定的泡沫制成的。加气混凝土是由水泥、水与发气剂制成的。
3.大孔混凝土(普通大孔混凝土、轻骨料大孔混凝土),其组成中无细集料。普通大孔混凝土的表观密度范围为1500~1900公斤/立方米,是用碎石、软石、重矿渣作集料配制的。轻骨料大孔混凝土的表观密度为500~1500公斤/立方米,是用陶粒、浮石、碎砖、矿渣等作为集料配制的。
按定额
1. 普通混凝土。普通混凝土分为:普通半干硬性混凝土,普通泵送混凝土和水下灌注混凝土,他们每个又分为:碎石混凝土和卵石混凝土;
2. 抗冻混凝土。抗冻混凝土分为:抗冻半干硬性混凝土,抗冻泵送混凝土,他们每个又分为:碎石混凝土和卵石混凝土。
按使用功能
结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。
按施工工艺
离心混凝土、真空混凝土、灌浆混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、泵送混凝土等。
按配筋方式
素(即无筋)混凝土、钢筋混凝土、钢丝网水泥、纤维混凝土、预应力混凝土等。
按拌合物
干硬性混凝土、 半干硬性混凝土、 塑性混凝土、流动性混凝土、高流动性混凝土、流态混凝土等。
按掺和料
粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、矿渣混凝土、纤维混凝土等。
另外,混凝土还可按抗压强度分为:低强混凝土(抗压强度小于30MPa)、中强度混凝土(抗压强度30-60Mpa)和高强度混凝土(抗压强度大于等于60MPa);按每立方米水泥用量又可分为:贫混凝土(水泥用量不超过170kg)和富混凝土(水泥用量不小于230kg)等。
拓展资料:
混凝土,简称为“砼(tóng)”:是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料,砂、石作骨料;与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合,经搅拌而得的水泥混凝土,也称普通混凝土,它广泛应用于土木工程。
参考资料:
网络
③ 所有钢筋规范及工艺要求
目前有关西南图集的汇总:
1 西南05J103 挤塑聚苯板保温构造图集
2 西南04J112 墙
3 西南03J201—1 屋面(第一分册刚性卷材涂膜防水及隔热屋面)
4 西南03J201—2 屋面(第二分册瓦屋面)
5 西南03J201—3 屋面(第三分册金属夹芯板、金属压型板、采光玻璃屋面)
6 西南05J302 地下建筑防水构造
7 西南04J312 楼地面油漆刷浆
8 西南04J412 阳台外廊楼梯栏杆
9 西南04J513 花格、花墙
10 西南04J514 隔断
11 西南04J515 室内装修
12 西南04J516 室外装修
13 西南04J517 厨房卫生间浴室设施
14 西南04J611 常用木门
15 西南07J604、07J704 未增塑聚氯乙烯(PVC-U)塑料门窗
16 西南04J812 室外附属工程
17 西南05J/T-303 BAC双面自粘卷材和SPU涂料防水系统建筑构造
18 西南06J/T-304 建筑变形缝构造图集
19 西南07J/T-305 粘霸APF自粘防水系统构造图集
20 西南04G231 预应力砼空心板(冷轧带肋钢筋配筋2.4m—4.2m)
21 西南04G232 预应力砼空心板(冷轧带肋钢筋配筋4.2m—6.0m)
22 西南03G301(一)(二) 钢筋混凝土过梁 (一)(二)
23 西南05G302(一) 现浇钢筋混凝土板式楼梯(住宅、宿舍等)
24 西南05G302(二) 现浇钢筋混凝土板式楼梯(办公楼、旅馆、医院、教学楼等
25 西南05G303 钢筋混凝土雨蓬
26 西南03G601 多层砖房抗震构造图集
27 西南05G701(一) 框架轻质填充墙构造图集(第一分册加气砼填充墙)
28 西南05G701(二) 框架轻质填充墙构造图集(第二分册轻集料混凝土小型空心砌块填充墙)
29 西南05G701(三) 框架轻质填充墙构造图集(第三分册钢丝网架水泥聚苯乙稀复合扳)
30 西南05G701(四) 框架轻质填充墙构造图集(第四分册烧结空心砖填充墙)
31 西南03ZG002 民用多层砖房抗震构造
32 西南03ZG003 多层及高层砼房屋结构抗震构造
33 西南03ZG204 无筋扩展基础和扩展基础
34 西南03ZG301 钢筋砼平板
35 西南03ZG313 钢筋砼过梁
36 西南03ZG401 预应力混凝土空心板
37 西南01S101 建筑给水不锈钢塑料复合管安装图集
38 西南01ST401 GRT住宅厨房卫生间烟气排放管道图集
39 西南02D301 预制分支电力电缆安装图集
40 西南05J/T-303BAC 双面自粘卷材和SPU涂料防水系统建筑构造
41 西南03G301(二) 钢筋混凝土过梁
42 西南06J/T-304 建筑变形缝构造图集
43 西南05G302(二) 现浇钢筋混凝土板式楼梯
44 西南G302(二) 现浇钢筋混凝土板式楼梯(用于办公楼、医院、旅馆、教
45 西南G302(一) 现浇钢筋混凝土板式楼梯(用于住宅、宿舍等)
有关川图集汇总:
1 川91G403 预应力混凝土空心板
2 川92G315 振动冲击沉管灌注桩图集
3 川91G401 预应力钢筋混凝土多孔板
4 川91G314 钢筋混凝土悬臂式楼梯
5 川91G313 钢筋混凝土屋面检修孔板
6 川91G309 钢筋混凝土阳台、挑郎构件图集
7 川91G308 钢筋混凝土梁承式楼梯图集
8 川91G307 钢筋混凝土板式楼梯图集
9 川91G305 钢筋混凝土槽板图集
10 川91G303 钢筋混凝土屋面挑檐图集
11 川91G302 钢筋混凝土空心板
12 川08G08 四川省农村居住建筑抗震构造图集
13 川07G07 管沟及盖板
14 川07G06 钢筋混泥土阳台、挑廊构件
15 川07G05 钢筋混泥土过梁
16 川07G04 现浇混凝土板式楼梯图集
17 川07G03 混凝土无梁楼盖图集
18 川07G02 混凝土预制桩基础图集
19 川07G01 轻质填充墙构造图集
20 川03G603 多孔砖(KPI型)建筑物抗震构造详图
21 川03G602 一般重力式挡土墙图集
22 川03G601 砌体结构基础图集
23 川03G403 预应力混凝土空心板图集
24 川03G402 预应力混凝土空心板图集
25 川03G401 预应力钢筋混凝土多孔板图集
26 川03G316 先张法预应力混凝土管桩基础(前50页)
27 川03G315 振动冲击沉管灌注桩
28 川03G314 钢筋混凝土悬臂式楼梯图集
29 川03G313 钢筋混凝土屋面检修孔板图集
30 川03G312 钢筋混凝土单梁图集
31 川03G311 预制钢筋混凝土板式楼梯图集
32 川03G310 钢筋混凝土过梁图集
33 川03G309 钢筋混凝土阳台、挑廊构件图集
34 川03G308 钢筋混凝土梁承式楼梯图集
35 川03G307 钢筋混凝土板式梯(2.8米)
36 川03G306 钢筋混凝土板式楼梯图集
37 川03G304 钢筋混凝土平板图集
38 川03G301 钢筋混凝土预制桩基础图集
39 川95J602 702 川-87空腹钢制推拉门窗
40 川95J601 701 川-87空腹钢制推拉门窗
41 川88J121 混凝土小型空心砌块图
42 川02J103 钢板网架内置增强聚苯乙烯复合墙板安装图
43 川03J110 空心石膏砌块非承重内隔墙建筑构造图集
44 川04J112 氟碳保温隔热复合板外墙构造图集
45 川04J113 KS保温装饰复合板外墙构造图集
46 川06J114 RE水泥基聚苯颗粒外墙外保温节能构造图集
47 川06J114 JQ无机外墙保温隔热节能构造图集
48 川05J116 钢丝网架珍珠岩夹芯墙板安装图集
49 川05J117 胶粉聚苯颗粒外墙外保温隔热节能构造图集
50 川05J118 膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温隔热节能构造图集
51 川07J131 复合硅酸盐保温砌块填充墙构造
52 川07J130 聚苯乙烯夹芯保温砌块填充墙构造
53 川07J129 水性合成胶乳颗粒保温隔热浆料构造
54 川07J128 丙烯酸保温隔热板构造
55 川07J127 无机活性浆料墙体保温构造
56 川07J126 铝合金隔热断桥型节能门窗
57 川07J125 建筑抗裂硅质钢性防水构造
58 川07J124 玻璃钢门窗
59 川07J123 中空玻化微珠无机保温砂浆构造
60 川07J121 泡沫混凝土楼地面、屋面保温隔热建筑构造图
61 川07J120 复合保温石膏内保温系统构造图集
62 川07J16 聚苯体系外墙外保温建筑构造
63 川07J15 膨胀玻化微珠保温干混砂浆构造
64 川07J14 石膏板与挤塑板复合内保温系统构造图
65 川07J13 节能建筑墙体、楼地面构造
66 川07J12 无障碍设施
67 川07J11 卫生、洗涤设施
68 川07J10 住宅厨房、卫生间排气道
69 川07J09-3 内装修-配件分册
70 川07J09-2 内装修-吊顶分册
71 川07J09-1 内装修-墙面、(楼)地面分册
72 川07J08 室外装修
73 川07J07-2 坡屋面
74 川07J07-1 平屋面
75 川07J06 楼梯
76 川07J05 阳台、外廊栏杆
77 川07J04-2 专用门窗
78 川07J04-1 常用门窗
79 川07J03 墙
80 川07J02 地下工程防水
81 川07J01 工程做法
82 川06J115 JQ无机外墙保温隔热节能构造图集
83 川02J604 704 彩色涂层钢板门窗
84 川02J603 703 硬聚氯乙烯塑料门窗
85 川02J201 夏热冬冷地区节能建筑屋面
86 川02J104 塑合(PVC)中空内膜隔墙安装图集
87 川00J102 五防轻体隔墙板安装图集
88 川04J111 TS20外墙保温隔热节能构造图集
89 川02J902 变压式排风道图集(Ⅱ型)DBTJ20-35
90 川98S302 硬聚氯乙烯塑料管排水管阻火圈安装图
91 川91S201 排水铸铁管件通用图
92 川87S301 硬聚氯乙烯塑料管排水系统卫生设备安装图集
93 川03S801 钢筋混凝土水箱图集
94 川03S301 硬聚氯乙烯塑料管排水系统卫生役备安装图集
95 川04S303 铝塑PPR(PAPR)给水管安装图集
96 川02D401 住宅模数化终端配电箱
97 川02J106 夏热冬冷地区节能建筑墙体楼地面构造图
98 农房建筑图集(一) 农房建筑图集(一)
99 安全文明施工设施标准化图例 成都市建筑工程安全文明施工设施标准化图例
④ 地铁盾构隧道管片配筋型式探讨
下面是中达咨询给大家带来关于地铁盾构隧道管片配筋型式的相关内容,以供参考。
目前国内地铁盾构隧道通常采用单层钢筋混凝土管片作为永久结构,由于盾构隧道绝大部分在繁华市区的建筑物、交通干道之下,沿途还穿越各种管线,钢筋混凝土管片的质量不但直接决定盾构隧道的使用寿命,而且将影响隧道上部建构筑物的正常使用。本文以广州地铁为工程背景.通过理论分析及对目前所采用的配筋型式进行研究,结合实际使用效果,对盾构管片的合理配筋型式进行探讨,希望能对提高盾构隧道管片的质量有所参考。
1概况
我国在城市地下铁道的建设中,盾构施工法以其良好的防水性能、施工安全陕速、对周围环境的影响极小等优点,在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法之一,在许多场合已成为首选方法。尤其是随着国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降,盾构施工法的工程造价已接近甚至低于矿山法暗挖施工和明挖法施工。在广州地铁已建和在建区间隧道中已经采用了较大数量的盾构法施工隧道,并已在诸多方面显示出其优越性。在广州地铁三号线中盾构法已成为最主要的区间隧道施工方法,在长约31km的区间隧道中有约21km采用盾构法施工。
广州地铁三号线所采用的管片型式是当前常用的平板型钢筋混凝土管片。每环管片由6块组成,3块标准块,2块邻接块,1块封顶块,管片厚度为0.3m,外径为6.0m,内径为5.4m,每吓宽度1.5m,
管片与管片之间用弯螺栓连接。
钢筋价格(含加工费)按4000元/t计算,则管片含钢量每提高1kg/m,盾构区间工程费用将会增加约90万,日前国内已完工的盾构隧道管片含钢量为128-165kg/m不等,相差37ks/m3,采用不同的含钢呈,将会使三号线盾构区间工程投资有3339万的差别。因此对管片合理配筋型式的研究具有很强的实际意义。
2计算模型的讨论
管片配筋通常以管片的结构分析为基础,结合实际使用中出现的问题以配置相应的构造钢筋。设计时.除考虑结构在正常使用时的各种荷载组合工矿外,还应充分考虑管片在包括制造、运输、拼装过程中的各种因素的影响。
在我国使用较多的设计理论主要以日本的规范为借鉴,其重点放在结构施工完毕后的永久荷载作用下的工况,对工况采取限定最小计算荷载进行考虑,但对其实际内力分布分析得不够透彻。由于接头的存在,对衬砌内力分布会造成一定的影响。衬砌环的计算对接头的处理有两种方法:第一种是将衬砌环看做刚度均匀的结构,但考虑到接头的存在,将结构的刚度进行折减;第二种是将接头看做可以承受轴力和一定弯矩的弹性铰。
在一衬砌圆环内,具体考虑环向接头的位置和接头的刚度,用曲梁单元模拟管片的实际状况,用接头抗弯刚度来体现环向接头的实际抗弯刚度。错缝式拼装时,因纵向接头将引起衬砌圆环间的相互咬合作用,此时根据错缝拼装方式,除考虑计算对象的衬砌圆环外,将对其有影响的前后的衬砌圆环也作为对象,采用空间结构进行计算,并用圆环径向抗剪刚度Kr和切向抗剪刚度Kt来体现纵向接头的环间传力效果(见图1).
采用第一种模型计算简单,且基本上能反映管片环内力最不利情况,一般初步确定设计参数时采用。在施工图设计采用第二种方法,同时考虑错缝拼装的影响进行精确计算(见图2).典型的弯矩、轴力图见图3、4。
千斤顶推力是作为盾构推进时盾构千斤顶推力的反作用力在衬砌构件上的临时荷载,是在施工荷载中给予衬砌影响最大的荷载。理论上,千斤顶的推力可以顺利地传送给后面的衬砌环,常常对此项荷载对管片的影响忽略不计。尽管为了缓冲管片传来的力,在管片背千斤顶面,对应千斤顶的位置,设置了橡胶传力垫,由于管片与传力垫间间隙的存在,即使仅仅是0.5MM或1.0MM,也会使得在千斤顶作用下管片的内力分布及大小出现根大的变化。在一定条件下,考虑管片制作误差的施工状态会成为决定管片厚度及配筋的控制因素。因此在管片配筋设计时必须充分考虑施工状态时管片的力学行为。提高管片宽度方向的制作精度,减少拼装后环缝面的间隙,可以减少施工状态时管片所需的配筋,当施工状态和使用状态所需的配筋相似时是比较合理的。
3管片合理配筋讨论
欧洲的管片其含钢量一般处于80-100kg/m,考虑钢筋强度等因素,折算含钢量约为107~130kg/m.另外,目前已有不少的钢纤维混凝土管片成功应用的经验,其管片仅采用30—60kg/m3的钢纤维掺量,来代替普通的钢筋混凝土管片。相对国内目前通常采用的145-160kg/m含钢量,管片的合理含钢量应做进一步的研究。
计算表明,管片在软弱围岩下,其正常使用状态下承受的顶部荷载较大,侧限也较小力较大,对圆形结构的承载能力影响不大。而在硬岩中,侧压力较小,但其顶部荷载较小,对圆形结构的承载能力影响也不大。
根据作者收集的资料,目前盾构管片的裂缝主要是在施工过程中产生的,特别是管片拼装完毕,开始下一环掘进时。当管片离开盾尾后,由新拼装完毕的管片来传递盾构千斤顶的顶推力时,由于千斤顶的力得到了分散,其裂缝会变小。其主要原因是由于管片环面不平、千斤顶推力分布很不均匀(在围岩不均匀、纠偏及曲线施工时容易出现),导致管片出现了局部超限的拉应力。随着隧道的修建完毕,圆形的盾构隧道逐步转入比较稳定的受力状态,施工期出现的裂缝大部分都变小。
在设计中,对在永久荷载、可变荷载及偶然荷载作用下管片的强度和裂缝宽度进行验算,但在实际施工中,由于条件所限或人为因素、有时也会出现超出强度和裂缝宽度要求的荷载,但是施工中偶尔出现的问题,通过后期修补解决其费用相对所有管片均增加配筋所需的费用要小的多。
参考国内外做法,同时结合施工经验,管片配筋设计,建议取消u型钢筋连接上下排主筋的做法,在管片四边沿环及纵向布置暗梁,使其整体性加强,同时在迎千斤顶面的暗梁内外两侧设置腰筋,背千斤顶面的外侧设置腰筋;在容易出现裂缝的环向螺栓孔处设置吊筋及螺旋筋。优化钢筋的布置型式后,在每立方米含钢量不变的情况下,使钢筋的受力更加合理;更有效地承担施工过程中千斤顶荷载,对解决施工期出现裂缝的问题会有较大的改善。
4结束语
针对目前存在的管片配筋问题,作者认为应注意以下问题:
应针对不同地质情况,深入研究管片的受力机理(包括施工状态和正常使用状态),选择合理的计算模式。使钢筋的含量及布置更合理。
合理分析风险和投资,找到适当的平衡点,避免为节约前期投资,使得后期处理费用过大,也不应为了避免施工中偶尔出现的开裂、蹦角等现象,不合理的加大管片配筋。
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