專利名稱：：盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)由于具有鋼筋混凝土不可比擬的優(yōu)越性，在建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。施加預(yù)應(yīng)力一方面可以提高混凝土的抗裂性能，同時(shí)還可以作為一種裝配手段。盾構(gòu)隧道的預(yù)制裝配式襯砌引入預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能。預(yù)應(yīng)力襯砌中，預(yù)應(yīng)力的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面(1).對接頭的影響——預(yù)應(yīng)力的施加可以減小接頭的張角(與螺栓拼接的襯砌在同樣的荷載條件下比較)；(2).對結(jié)構(gòu)整體的影響——預(yù)應(yīng)力的施加相當(dāng)于對隧道襯砌施加等效圍壓作用，既可以增大截面的軸力，又可以限制結(jié)構(gòu)的變形，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。對第一個(gè)影響，計(jì)算時(shí)需要通過采用能夠反映接頭張角的計(jì)算模型來考慮；對第二個(gè)影響，計(jì)算時(shí)可以引入等效荷載的概念來體現(xiàn)。目前，日本的盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌的應(yīng)用建立在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上；國內(nèi)對盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌的研究剛起步，尚無符合工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣、簡單易用的實(shí)用設(shè)計(jì)方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種符合廣大工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣，簡單易用的盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌的設(shè)計(jì)方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟(1).初步計(jì)算包括管片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定、材料選用、荷載計(jì)算以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的初步計(jì)算；(2).預(yù)應(yīng)力度設(shè)定根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)要求，確定預(yù)應(yīng)力襯砌類型，并選擇合適的預(yù)應(yīng)力度；(3).預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的確定，進(jìn)一步計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算需要的參數(shù)；(4).接頭計(jì)算和連續(xù)一非均勻剛度計(jì)算模型的確定根據(jù)初步計(jì)算的內(nèi)力，計(jì)算接頭的張角^，設(shè)定襯砌為連續(xù)結(jié)構(gòu)，并設(shè)定接頭區(qū)域的中心弧長度為2h，且接頭區(qū)域的等效剛度為飼/z其它區(qū)域的剛度為￡/，根據(jù)公式7>TT^~，計(jì)算出接頭區(qū)域等效剛度系數(shù)7',，五/式中M為接頭處的彎矩，h為管片厚度，E為管片材料的彈性模量；I為管片截面慣性矩；(5).計(jì)算預(yù)應(yīng)力等效荷載并與初步計(jì)算的荷載一起施加在步驟(4)所確定的計(jì)算模型上，求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；(6).根據(jù)步驟(5)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算接頭區(qū)域的等效剛度，并(4沖的結(jié)果比較，相差不大則進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；否則需要進(jìn)行迭代計(jì)算；(7).在迭代計(jì)算的內(nèi)力和變形基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，若不滿足要求，需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到(2)重新進(jìn)行計(jì)算；(8).若承載能力滿足要求，則進(jìn)行正常實(shí)用極限狀態(tài)要求的抗裂及裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，若不滿足要求，則需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到(2)重新進(jìn)行計(jì)算；(9).根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。其中，上述步驟(3)中預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋可按以下步驟確定a)根據(jù)初步計(jì)算得到的內(nèi)力、選擇的預(yù)應(yīng)力度初步估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置；H風(fēng)^、義4(~^——^")b)根據(jù)公式^。=——『°計(jì)算所需預(yù)應(yīng)力筋的面積^，式中/l為預(yù)應(yīng)力度，4為p(0.75~0氛p"構(gòu)件截面換算面積，i^為荷載短期效應(yīng)組合下的彎矩，『。一換算截面抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩，乂為荷載短期效應(yīng)組合下的軸力，^。為張拉控制應(yīng)力；c)在預(yù)應(yīng)力筋面積確定的基礎(chǔ)上，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的方法，計(jì)算預(yù)應(yīng)力的損失，然后根據(jù)構(gòu)件的承載能力要求計(jì)算襯砌需要的非預(yù)應(yīng)力筋的面積。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法是依托現(xiàn)行的國家設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，基于對盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力管片襯砌特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，結(jié)合預(yù)應(yīng)力度的概念，提出的盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌的實(shí)用設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法中采用新的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型來反映預(yù)應(yīng)力的影響，提出設(shè)計(jì)計(jì)算的具體過程，符合廣大工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)習(xí)慣，且概念明確、計(jì)算量小。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)方法的流程圖。圖2是本發(fā)明所采用的襯砌結(jié)構(gòu)連續(xù)一非均勻剛度模型的示意圖。圖3是本發(fā)明連續(xù)一非均勻剛度計(jì)算模型中接頭區(qū)域的等效模型示意圖。圖4是襯砌結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力等效荷載示意圖。具體實(shí)施例方式在設(shè)計(jì)之前，首先解決盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題一、預(yù)應(yīng)力襯砌接頭張角計(jì)算預(yù)應(yīng)力襯砌接頭的張角計(jì)算可以按照下式進(jìn)行-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中m—接頭處的彎矩；7v—接頭處的軸力；c一混凝土壓應(yīng)力的合力；t一接頭處預(yù)應(yīng)力鋼筋(鋼絞線)的合力；7;—預(yù)應(yīng)力鋼絞線的總的有效預(yù)應(yīng)力；p—接頭張角；6—接頭截面寬度；A—接頭截面高度；^一預(yù)應(yīng)力鋼筋(鋼絞線)截面積；；c一混凝土受壓區(qū)高度；預(yù)應(yīng)力鋼筋(鋼絞線)到混凝土受壓區(qū)邊緣的距離；五p—預(yù)應(yīng)力鋼筋(鋼絞線)的彈性模量；《一混凝土的割線模量，《=^&，其中，A為混凝土的彈性模量，v為混凝土彈性系數(shù)，當(dāng)《0.3/J寸，v=1.0，當(dāng)=0.8/;時(shí)，v約為0.40.7，且隨混凝土強(qiáng)度的增大而增大，考慮到在正常使用條件下，混凝土應(yīng)力一般小于o.8y;，其中,為混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度，計(jì)算時(shí)可取v^l.0;A/pl—連續(xù)體部分預(yù)應(yīng)力鋼筋的變形量，與連續(xù)體的內(nèi)力、預(yù)應(yīng)力筋位置有關(guān)；/p—預(yù)應(yīng)力鋼筋的總長度；A/p2—接頭位置預(yù)應(yīng)力鋼筋的變形量；~一接頭預(yù)應(yīng)力鋼絞線受力傳遞，理想狀態(tài)下不考慮摩擦影響時(shí)，等于預(yù)應(yīng)力筋長度/p，實(shí)際條件下，應(yīng)根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的摩擦特性進(jìn)行折減。二、襯砌結(jié)構(gòu)的連續(xù)一非均勻剛度模型(1).模型條件假定A.采用連續(xù)結(jié)構(gòu)模型；B.管片環(huán)的剛度為非均勻分布，由于接頭的影響，在接頭附近一定范圍內(nèi)剛度較管片主體部分降低；C.接頭部位剛度降低的區(qū)域中心弧長度為管片厚度的2倍，即2h(h為管片厚度)，該區(qū)域的彎矩等于接頭處的彎矩；D.剛度降低的區(qū)域的剛度;7'五/(7'S1，為接頭區(qū)域等效剛度系數(shù))根據(jù)彎矩作用下區(qū)域兩端的截面轉(zhuǎn)角相等求出，其余區(qū)域的剛度仍為^/。(2).連續(xù)一非均勻剛度模型在上述假定的基礎(chǔ)上，可得該管片環(huán)結(jié)構(gòu)的連續(xù)非均勻剛度模型如圖2所示(i為接頭編號)。(3).接頭等效剛度系數(shù)的確定圖3給出了區(qū)域剛度等效的具體情況，依據(jù)假定內(nèi)容，可以求得剛度降低區(qū)域的剛度。由等效前后截面A'-A'對B'-B'在彎矩的作用下的轉(zhuǎn)角相同，可得<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中M—接頭處的彎矩；0—接頭張角；—J'號接頭的等效抗彎剛度系數(shù)；力為管片厚度；^為管片材料的彈性模量；/為管片截面慣性矩。三、預(yù)應(yīng)力的等效荷載等效荷載法主要原理是將結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋和錨具視為施載體將其從結(jié)構(gòu)中脫離，而把它們的作用等效為荷載，并把這些等效荷載如同外荷載一樣施加到結(jié)構(gòu)上，從而計(jì)算結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力作用下的綜合響應(yīng)。等效荷載分析法是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一種常用方法。采用等效荷載法可以直觀的反映預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形的影響，尤其可有效簡化超靜定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。對圓形的盾構(gòu)隧道來說，結(jié)構(gòu)的受力與結(jié)構(gòu)的變形有關(guān)，采用等效荷載可以體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)剛度的影響，且可以同時(shí)確定結(jié)構(gòu)在外荷載及預(yù)應(yīng)力作用下的內(nèi)力和變形。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋首尾錨固在一起時(shí)，不考慮摩擦對預(yù)應(yīng)力的影響，則結(jié)構(gòu)中只產(chǎn)生軸向力作用。此時(shí)，等效荷載相當(dāng)于沿襯砌環(huán)分布的均勻壓力，如圖4所示，其大小為式中9p一等效荷載；？；一預(yù)應(yīng)力襯砌的總有效預(yù)應(yīng)力；；一預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑。四、預(yù)應(yīng)力筋的選型和布置(1).預(yù)應(yīng)力筋的選型預(yù)應(yīng)力筋曲線型布置，由摩擦產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失較大，考慮采用包裹有防腐潤滑脂及套管的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋作為首選的預(yù)應(yīng)力筋；(2).預(yù)應(yīng)力筋的布置襯砌結(jié)構(gòu)在外荷載下產(chǎn)生有正負(fù)彎矩，理論上預(yù)應(yīng)力筋的布置位置應(yīng)該和正負(fù)彎矩對應(yīng)起來，但這樣會(huì)使施工時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的穿筋不便，又由于預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的附加彎矩，使結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜。基于此種原因，考慮預(yù)應(yīng)力筋布置如下A.預(yù)應(yīng)力筋的形狀采用圓形，沿整個(gè)結(jié)構(gòu)的曲率相同。這樣，一方面對環(huán)形構(gòu)件只產(chǎn)生軸壓力作用，另一方面便于施工；B.預(yù)應(yīng)力筋的位置限定在截面核心區(qū)域內(nèi)(中心h/3范圍內(nèi))，既可以避免正負(fù)彎矩剛度相差過大，又可以避免由于同向彎矩的作用使接頭張開過大，對結(jié)構(gòu)防水不利。(3).預(yù)應(yīng)力筋的張拉A.預(yù)應(yīng)力筋的初次張拉在盾構(gòu)內(nèi)進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)拼裝時(shí)完成，此時(shí)襯砌結(jié)構(gòu)的外荷載產(chǎn)生的軸力很小。在脫離盾尾后經(jīng)歷注漿、漿體凝固、承受正常水土壓力的過程中，襯砌結(jié)構(gòu)的外荷載產(chǎn)生的軸力逐步增大，預(yù)應(yīng)力筋隨結(jié)構(gòu)一起變形，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力減小，此時(shí)需要對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行補(bǔ)張。B.從初次張拉到隨后的補(bǔ)張過程中間，預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的約束作用在變化，施工過程中需要采取一定的措施來保證襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。C.為減小預(yù)應(yīng)力損失，考慮采用超張拉工藝和兩端張拉的方法。五、預(yù)應(yīng)力度預(yù)應(yīng)力度;i是指預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力大小的程度，它影響著結(jié)構(gòu)在荷載作用下的受力性能和結(jié)構(gòu)的變形程度。由于結(jié)構(gòu)的性能要求不同，預(yù)應(yīng)力度的定義和表達(dá)有不同的形式，此處采用截面應(yīng)力比。截面應(yīng)力比是預(yù)應(yīng)力作用于混凝土構(gòu)件上產(chǎn)生的有效預(yù)壓應(yīng)力ov與荷載產(chǎn)生的混凝土拉應(yīng)力R,之比-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(5)對管片類受壓構(gòu)件，荷載產(chǎn)生的混凝土拉應(yīng)力s,為-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(6)式中iV,—荷載短期效應(yīng)組合下的軸力；M,—荷載短期效應(yīng)組合下的彎矩；^一構(gòu)件截面換算面積；『。一換算截面抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩。由預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)分類的條件以及預(yù)應(yīng)力度(應(yīng)力比)、拉應(yīng)力限制系數(shù)、及混凝土自身抗裂度的定義，可以求得不同分類要求下預(yù)應(yīng)力度的取值條件，如表1所示。表1預(yù)應(yīng)力度的取值<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按照應(yīng)力比預(yù)應(yīng)力度法設(shè)計(jì)高效預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的方法，稱為預(yù)應(yīng)力度法。根據(jù)表l所提供的結(jié)果，在設(shè)計(jì)時(shí)可以預(yù)先根據(jù)結(jié)構(gòu)的性能要求設(shè)定需要的預(yù)應(yīng)力度，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋來保證結(jié)構(gòu)的承載力和性能要求。該設(shè)計(jì)方法避免了以往預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜計(jì)算，成為目前預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新方法?；谏鲜龇治?，本發(fā)明預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法的基本步驟包括(1).初步計(jì)算包括管片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定、材料選用、荷載計(jì)算以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的初步計(jì)算。有關(guān)內(nèi)容按照普通的鋼筋混凝土管片襯砌的方法進(jìn)行。(2).預(yù)應(yīng)力度設(shè)定根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)的要求，確定預(yù)應(yīng)力襯砌的類型，根據(jù)表1選擇合適的預(yù)應(yīng)力度。(3).預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的確定。根據(jù)初步計(jì)算得到的內(nèi)力、選擇的預(yù)應(yīng)力度初步估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置。對曲率一定的預(yù)應(yīng)力筋，圓形隧道只產(chǎn)生混凝土的壓應(yīng)力。則由式(56)可得計(jì)算所需的總有效預(yù)應(yīng)力Np為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中各符號意義同前。一般情況下，預(yù)應(yīng)力的總損失約為張拉控制應(yīng)力cr，的20~25%，初始張拉的總有效預(yù)應(yīng)力約為^/(0.75~0.8)，則所需預(yù)應(yīng)力筋的面積為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>在預(yù)應(yīng)力筋面積確定的基礎(chǔ)上，.按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的方法，計(jì)算預(yù)應(yīng)力的損失，然后根據(jù)構(gòu)件的承載能力要求計(jì)算襯砌需要的非預(yù)應(yīng)力筋的面積。在預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算需要的參數(shù)。(4).接頭計(jì)算和連續(xù)一非均勻剛度計(jì)算模型的確定。計(jì)算初步計(jì)算的內(nèi)力條件下接頭的張角，進(jìn)一步計(jì)算各接頭區(qū)域的等效抗彎剛度，完善結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型。(5).計(jì)算預(yù)應(yīng)力等效荷載，并與初步計(jì)算的荷載一起施加在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型上，求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。(6).根據(jù)步驟(5)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算接頭區(qū)域的等效剛度，并步驟(4)中的結(jié)果比較，相差不大(5%以內(nèi))，則進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；否則需要進(jìn)行迭代計(jì)算。(7).在迭代計(jì)算的內(nèi)力和變形基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行計(jì)算。由于步驟(3)中已進(jìn)行了初步的計(jì)算，此處驗(yàn)算即可，若滿足進(jìn)行后續(xù)計(jì)算，否則需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到步驟(2)重新進(jìn)行計(jì)算。(8).若承載能力滿足要求，則進(jìn)行正常實(shí)用極限狀態(tài)要求的抗裂及裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，若不滿足要求，則需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到(2)重新進(jìn)行計(jì)算。(9).相關(guān)的構(gòu)造設(shè)計(jì)?？梢园凑栈炷两Y(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行。具體的設(shè)計(jì)計(jì)算過程如圖1所示。權(quán)利要求1.一種盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法，其特征是包括以下步驟(1).初步計(jì)算包括管片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定、材料選用、荷載計(jì)算以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的初步計(jì)算；(2).預(yù)應(yīng)力度設(shè)定根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)要求，確定預(yù)應(yīng)力襯砌類型，并選擇合適的預(yù)應(yīng)力度；(3).預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的確定，進(jìn)一步計(jì)算結(jié)構(gòu)計(jì)算需要的參數(shù)；(4).接頭計(jì)算和連續(xù)一非均勻剛度計(jì)算模型的確定根據(jù)初步計(jì)算的內(nèi)力，計(jì)算接頭的張角夕，設(shè)定襯砌為連續(xù)結(jié)構(gòu)，并設(shè)定接頭區(qū)域的中心弧長度為2h，且接頭區(qū)域的等效剛度為η′iEI，其它區(qū)域的剛度為EI，根據(jù)公式計(jì)算出接頭區(qū)域等剛度系數(shù)η′i，式中M為接頭處的彎矩，h為管片厚度，E為管片材料的彈性模量；I為管片截面慣性矩；(5).計(jì)算預(yù)應(yīng)力等效荷載并與初步計(jì)算的荷載一起施加在步驟(4)所確定的計(jì)算模型上，求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；(6).根據(jù)步驟(5)的計(jì)算結(jié)果，計(jì)算接頭區(qū)域的等效剛度，并(4)中的結(jié)果比較，相差不大則進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；否則需要進(jìn)行迭代計(jì)算；(7).在迭代計(jì)算的內(nèi)力和變形基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，若不滿足要求，需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到(2)重新進(jìn)行計(jì)算；(8).若承載能力滿足要求，則進(jìn)行正常實(shí)用極限狀態(tài)要求的抗裂及裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，若不滿足要求，則需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，回到(2)重新進(jìn)行計(jì)算(9).根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行相關(guān)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法，其特征是步驟(3)中預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋按以下步驟確定a)根據(jù)初步計(jì)算得到的內(nèi)力、選擇的預(yù)應(yīng)力度初步估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的配置；A4)(~~^——b)根據(jù)公式4-^^^^8)^0計(jì)算所需預(yù)應(yīng)力筋的面積^，式中義為預(yù)應(yīng)力度，4為構(gòu)件截面換算面積，M,為荷載短期效應(yīng)組合下的彎矩，^一換算截面抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩，乂為荷載短期效應(yīng)組合下的軸力，cr^為張拉控制應(yīng)力；c)在預(yù)應(yīng)力筋面積確定的基礎(chǔ)上，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的方法，計(jì)算預(yù)應(yīng)力的損失，然后根據(jù)構(gòu)件的承載能力要求計(jì)算襯砌需要的非預(yù)應(yīng)力筋的面積。全文摘要本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)隧道預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計(jì)方法，首先進(jìn)行管片結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定、材料選用、荷載計(jì)算以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的初步計(jì)算；根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)要求，確定預(yù)應(yīng)力襯砌類型和預(yù)應(yīng)力度；確定預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋；接頭計(jì)算和確定連續(xù)-非均勻剛度計(jì)算模型計(jì)算預(yù)應(yīng)力等效荷載與初步計(jì)算的荷載一起施加在計(jì)算模型上，求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；計(jì)算接頭區(qū)域的等效剛度，并與之前的結(jié)果比較，相差不大則進(jìn)行后續(xù)計(jì)算；否則需要進(jìn)行迭代計(jì)算；對結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，若不滿足要求，需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力度和配筋，重新選擇預(yù)應(yīng)力度并計(jì)算；若承載能力滿足要求，則進(jìn)行抗裂及裂縫寬度驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，最后進(jìn)行相關(guān)的構(gòu)造設(shè)計(jì)。文檔編號E21D11/08GK101363323SQ20071004466公開日2009年2月11日申請日期2007年8月8日優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日發(fā)明者劉豐軍,廖少明,朱合華,閆治國申請人:同濟(jì)大學(xué)