DB21∕T 3165—2019 钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程(辽宁省).pdf

辽宁省地方标准 DB21/T 3165-2019 备案号备案号 J14783-2019 钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程 Technical specification for precast steel fiber reinforced concrete segments （备案稿备案稿） 2019-07-30发布 2019年-08-30实施 辽宁省住房和城乡建设厅辽宁省住房和城乡建设厅 辽宁省市场监督管理局辽宁省市场监督管理局 联合发布联合发布 1 辽宁省住房和城乡建设厅文件 辽住建科201919 号 辽宁省住房和城乡建设厅关于发布辽宁省辽宁省住房和城乡建设厅关于发布辽宁省地方标准钢筋钢纤维混凝土预制管片地方标准钢筋钢纤维混凝土预制管片 技术规程的公告技术规程的公告 由沈阳地铁集团有限公司会同有关单位编制的钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程业经审定，批准为辽宁省地方标准，编号为 DB21/T 31652019,现予以发布， 自 2019 年 8 月 30 日起实施。 本规程由辽宁省住房和城乡建设厅负责管理，沈阳地铁集团有限公司负责解释。 辽宁省住房和城乡建设厅 2019 年 7 月 30 日 2 前 言 根据辽宁省质量技术监督局关于下达 2017 年第一批辽宁省地方标准制修订项目计划的通知辽质监发201762 号的要求，规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准， 并在广泛征求意见的基础上， 制定 （修订）本标准规程。 本规程的主要技术内容是：钢筋钢纤维预制管片的设计、制造与施工等一系列规定。 本规程共分 9 章，包括：总则、术语和符号、基本设计规定、材料、结构计算、承载能力计算、构造规定、施工阶段承载力验算、管片制造与施工 本规程发布实施后，任何单位和个人如有意见或建议均可通过来电来函反馈，我们会认真答复，并认真处理，根据实际情况依法进行评估及复审。 归口管理部门辽宁省城乡和住房建设厅，通信地址：辽宁省沈阳市和平区太原北街 2 号，联系电话：[phone] 主编单位：沈阳地铁集团有限公司，通信地址：沈阳市沈河区东滨河路 28-3，联系电话：[phone] 本规程主编单位：沈阳地铁集团有限公司 本规程参编单位：西南交通大学 北京城建设计发展集团股份有限公司 中国铁路设计集团有限公司 辽宁省交通规划设计院有限责任公司 中铁第六勘察设计院集团有限公司 3 贝卡尔特应用材料科技（上海）有限公司 亚泰集团沈阳现代建筑工业有限公司 中铁九局集团有限公司 本规程主要起草人员：高云胜 李志业 杨秀仁 王志杰 鲁卫东 韩玉珍 仝学让 许燕峰 孙 斌 任 昕 钟 雪 朱占国 王瑞峰 于 奇 李海锋 冯高飞 储柯钧 张 超 王 洋 郭 帆 张 彤 张毓滨 唐文珺 崔凤军 万明富 陈 琪 李 立 谭小兵 关永平 李 伟 赵 伟 李敬余 杨 跃 张 鹏 李瑞尧 徐旭炜李 昭 刘若愚 于鹤然 罗 敏陈铁卫 徐君祥 刘岳英 王晓光 王 越 高 登 梁志勇 杨成蛟 吴 迪 贾旭平 张建国 刘志世 冯万慧 生金文 韩子安 徐 楷 本规程主要审查人员：陈湘生 赵霄龙 罗章波 由世岐 杨思忠 阎 磊 乔国刚 4 目目 次次 1 1 总总 则则 . 1 1 2 2 术语和符号术语和符号 . 2 2 2.1 术语 .2 2.2 符号 .3 3 3 基本设计规定基本设计规定 . 6 6 3.1 一般规定 .6 3.2 承载能力极限状态计算 .7 3.3 正常使用极限状态验算 . 10 4 4 材料材料 . 1 12 2 4.1 钢纤维 . 12 4.2 钢纤维混凝土 . 13 5 5 结构分析结构分析 . 1 15 5 5.1 基本规定 . 15 5.2 荷载作用 . 15 5.3 管片横向内力计算 . 16 5.4 管片变形计算 . 18 5.5 管片接头螺栓强度计算 . 19 6 6 概率极限状态设计概率极限状态设计 . 2 20 0 6.1 一般规定 . 20 6.2 承载能力极限状态计算 . 20 6.3 正常使用极限状态验算 . 26 5 7 7 构造规定构造规定 . 2 28 8 7.1 一般规定 . 28 7.2 管片构造 . 29 8 8 施工阶段承载力验算施工阶段承载力验算 . 3 31 1 8.1 一般规定 . 31 8.2 临时荷载承载力验算 . 32 8.3 盾构顶推力计算. 36 9 9 管片制造与施工管片制造与施工 . 4 42 2 9.1 一般规定 . 42 9.2 配合比设计及拌合物 . 42 9.3 材料投放和搅拌. 43 9.4 浇筑、振捣及养护 . 43 9.5 弹性密封垫与缓冲垫的粘贴. 44 9.6 管片施工 . 44 9.7 检验和验收 . 45 附录附录 A A 残余抗弯拉强度测试方法（切口梁法）残余抗弯拉强度测试方法（切口梁法） . 4949 附录附录 B B 钢纤维混凝土盾构管片设计不同极限状态抗拉钢纤维混凝土盾构管片设计不同极限状态抗拉强度强度 . 5858 附录附录 C C 预制管片承载力检验试验方法标准预制管片承载力检验试验方法标准 . 6262 本规范用词说明本规范用词说明 . 6 68 8 引用标准名录引用标准名录 . 6 69 9 附：条文说明附：条文说明 . 7171 5 Contents 1 General Provisions 1 2 Terms and Symbols 2 2.1 Terms 2 2.2 Symbols 3 3 General Requirements 6 3.1 General 6 3.2 Ultimate Limit States 7 3.3 Serviceability Limit States 10 4 Materials12 4.1 Steel Fibre12 4.2 Steel Fiber Reinforced Concrete 13 5 Structural Analysis 15 5.1 General 15 5.2 Load 15 5.3 Calculation of Segments Transverse Internal Force 16 5.4 Calculation of Segments Deformation 18 5.5 Calculation of Segments Joint 19 6 Probabilisatic Limit States Design 20 6.1 General 20 6.2 Calculation of Capacity at Ultimate Limit States20 6.3 Checking of Capacity at Serviceability Limit States 26 7 Detailing Requirements 28 6 7.1 General 28 7.2 Segments Detailing 29 8 Checking of Capacity in the Construction Stages 31 8.1 General31 8.2 Checking of Temporary Load Capacity32 8.3 Calculation of Sheild Thrust36 9 Segments Production and Construction 42 9.1 General42 9.2 Design of Mix Proportion and Mixture42 9.3 Dosing and Mixing43 9.4 Pouring ,Vibrating and Curing 43 9.5 Sticking of Elastic Gasket and Cushion44 9.6 Segments Construction44 9.7 Inspection and Acceptance45 Appendix A Residual Flexural Tensile Strength Test Method (Method of Notched Beam)49 Appendix B Tensile Strength of Steel Fiber Reinforced Concrete Segments at Different Limit States58 Appendix C Test Method Standard of Checking Precast Segments Capacity62 Explanation of Wording in This code 68 List of Quoted Standards69 Addition：Explanation of Provisions71 1 1 总 则 1. 0.1 为在钢筋钢纤维混凝土的管片设计和施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全可靠、经济适用、技术先进、保证质量，制定本规程。 1.0.2 本规程主要依据国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB 50153、 混凝土结构设计规范GB50010 和盾构法隧道施工及验收规范GB 50446 等标准的原则制定。 1.0.3 本规程适用于配置受力钢筋的钢纤维混凝土预制管片的设计、制造与施工。 1.0.4 钢筋钢纤维混凝土管片的设计和施工除应遵守本规程外，尚应符合所属行业相关国家标准和行业标准的规定。 2 2 术语和符号 2.1 术语 2.1.1 钢纤维 steel fiber 用钢质材料经加工制作的短纤维。 2.1.2 钢纤维混凝土 steel fiber reinforced concrete 掺加适量、均匀分布的钢纤维作为增强材料的混凝土。 2.1.3 钢筋钢纤维混凝土预制管片 precast steel fiber reinforced concrete segment with rebars 配有受力钢筋的钢纤维混凝土预制管片（本文中简称为钢筋钢纤维管片） 。 2.1.4 钢纤维等效直径 equivalent diameter of steel fiber 异形、非圆形截面的钢纤维按等面积原则折算为圆形截面后的计算直径。 2.1.5 钢纤维长度 length of steel fiber 钢纤维外端部之间的距离。 2.1.6 钢纤维延展长度 developed length of steel fiber 异型钢纤维在保持横截面尺寸不变的条件下，展直后的长度。 2.1.7 钢纤维长径比 aspect ratio of steel fiber 钢纤维的长度与直径或等效直径的比值。 2.1.8 纤维体积掺量 fraction of fiber by volume 3 单位体积纤维混凝土中所含纤维的质量。 2.1.9 预切口张开位移 （CMOD） crack mouth opening displacement 长方体三点弯曲试件受中心荷载 F， 由传感器测得试件下端预切口处张开的水平位移值，简称 CMOD。 2.1.10 极限弯拉强度 limit of proportionality 长方体三点弯曲试件发生CMOD在00.05mm范围内最大荷载 FL对应的试件切口顶端应力，也称极限拉应力。 2.1.11 残余弯拉强度 residual flexural tensile strength 长方体三点弯曲试件受中心荷载 Fj，对应于试件切口顶端张开的水平位移值 CMODj（CMODj CMODFL，j=1，2，3，4 表示不同的 CMOD 位置）或切口处竖向位移j（此处jFL）的切口处截面顶端拉应力。 2.1.12 钢纤维混凝土承载力极限状态抗拉强度 steel fiber reinforced concrete tensile strength of ULS 钢纤维混凝土达到承载力极限状态规定的应变时，截面受拉区的拉应力。 2.1.13 钢纤维混凝土正常使用极限状态抗拉强度 steel fiber reinforced concrete tensile strength of SLS 钢纤维混凝土达到正常使用极限状态规定的裂缝宽度时，截面受拉区的拉应力。 2.2 符号 2.2.12.2.1 作用和作用效应 4 fuN,fuM按基本荷载组合计算的轴向力设计值、正截面弯矩设计值； fqN,fqM按荷载准永久组合计算的轴向力设计值、正截面弯矩设计值； fcsV斜截面剪力设计值； fcV钢纤维混凝土受剪承载力设计值； sV箍筋受剪承载力设计值； cV混凝土受剪承载力设计值； fV钢纤维混凝土受剪承载力设计值； f l uF钢纤维混凝土局部受压承载力； luF混凝土局部受压承载力； fpuF钢筋钢纤维混凝土板局部受冲切承载力； puF钢筋混凝土板受冲切承载力； f maxw按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算的钢筋钢纤维混凝土管片最大裂缝宽度； maxw按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算的钢筋混凝土管片最大裂缝宽度； sk纵向受拉钢筋应力或等效应力。 2.2.2 材料性能 fckf、fcf 钢纤维混凝土轴心抗压强度标准值、设计值； ckf、cf 混凝土轴心抗压强度标准值、设计值； 5 ftkf、ftf 钢纤维混凝土抗拉强度标准值、设计值； tkf、tf 混凝土抗拉强度的标准值、设计值； ftmf 钢纤维混凝土极限弯拉强度设计值； ftukf、ftuf 钢纤维混凝土构件达到承载能力极限状态时抗拉强度标准值、设计值； ftskf、ftsf 钢纤维混凝土构件达到正常使用极限状态时抗拉强度标准值、设计值。 2.2.32.2.3 几何参数 fl钢纤维长度； fd钢纤维直径或等效直径。 6 3 基本设计规定 3.1 一般规定 3.1.13.1.1 钢筋钢纤维管片设计应包括下列内容： 1 1 结构方案设计，包括管片选型、分块及拼装方式； 2 2 作用及作用效应分析； 3 3 管片结构的极限状态设计； 4 4 管片接头构造及连接方式； 5 5 耐久性设计； 6 6 管片预制及施工的要求； 7 7 满足特殊要求结构的专门性能设计。 3.1.23.1.2 钢筋钢纤维管片的设计使用年限应为 100 年。 3.1.3 3.1.3 钢筋钢纤维管片设计应符合下列基本假定： 1 1 加载前后结构构件截面应变分布保持为平面； 2 2 钢筋应变应与周围混凝土应变相同； 3 3 极限状态设计时应计及钢纤维混凝土抗拉强度； 4 4 钢筋的应力应变关系应符合国家标准混凝土结构设计规范GB50010 中的规定； 5 5 钢纤维混凝土的应力-应变关系应符合本规程附录B的规定。 3.1.43.1.4 钢筋钢纤维管片设计应采用以概率理论为基础的极限状态法，并应对承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行计算。 7 3.1.5 钢筋钢纤维管片应对施工各阶段进行结构强度验算。 3.1.6 钢筋钢纤维管片的耐久性应符合国家标准混凝土结构设计规范 GB50010 及 混凝土结构耐久性设计规范 GB/T 50476的规定。用于四、五类环境的钢筋钢纤维管片应采取可靠的防腐蚀强化措施。 3.2 承载能力极限状态计算 3.2.1 对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应按下式进行计算： dRS d0 (3.2.1) 式中： 重要性系数，按混凝土结构设计规范GB 50010 的规定采用； Sd 荷载基本组合或偶然组合的效应设计值，包括组合的弯矩、剪力和轴力设计值等； Rd 承载力设计值。 3.2.23.2.2 钢筋钢纤维管片承载力设计值应采用下式计算： (3.2.2) 式中: ( )fR以 混凝土结构设计规范 GB50010 的规定为基础，考虑钢纤维影响的钢筋钢纤维管片承载力计算函数； 0 8 fcf按本规程 4.3 节的方法确定的钢纤维混凝土轴心抗压设计强度； yf钢筋设计强度，按混凝土结构设计规范GB50010 的规定采用； k 几何参数的标准值，按混凝土结构设计规范GB50010 的规定取值； ftf对应于正常使用极限状态或承载能力极限状态的钢纤维混凝土抗拉强度设计值， 按本规程附录 B的规定取值； 钢纤维方向性系数 3.2.3 荷载基本组合的效应设计值 Sd应按下式计算确定： (3.2.3) 式中：Gi 第 j 个永久荷载的分项系数，按本规程表 3.2.5 的 规定取值； Qi 第 i 个可变荷载的分项系数，按本规程表 3.2.5 的 规定取值； Li 第 i 个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，设 计使用年限 100 年取值 1.1； GjkS 按第 j 个永久荷载标准值计算的荷载效应值； QikS 按第 i 个可变荷载标准值计算的荷载效应值； 11jjkiiikmndGGQLQjiSSS jkGikQ 9 m 参与组合的永久荷载数； n 参与组合的可变荷载数。 3.2.4 荷载效应偶然组合的设计值 Sd应按下列公式计算确定： 地震组合： jjkdGGEHEHKEVEVK1mjSSSS (3.2.4-1) 人防组合： jjkdGGC1mjSSS (3.2.4-2) 式中： EH、EV水平和竖向地震作用分项系数, 应按本标 准表 3.2.7 的规定取值； EHKS、EVKS水平和竖向地震作用效应值, 应按本标准 表 3.2.7 的规定取值； Sc人防荷载作用效应值。 3.2.5 永久荷载的分项系数应按下表采用。 表表 3.2.5 3.2.5 永久荷载分项系数永久荷载分项系数 10 适用情况 作用分项系数 当作用效应对承载力不利时 当作用效应对承载力有利时 G 1.3 1.0 Q 1.5 0 3.2.6 水平和竖向地震作用分项系数的确定应符合下表的规定。 表表 3.2.6 3.2.6 地震作用分项系数地震作用分项系数 地震作用 水平地震作用分项系数 竖向地震作用分项系数 仅计算水平地震作用 1.3 同时计算水平与竖向地震作用（水平地震为主） 1.3 0.5 同时计算水平与竖向地震作用（竖向地震为主） 0.5 1.3 EHEV 11 3.3 正常使用极限状态验算 3.3.1 对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计： （3.3.1) 式中：S 正常使用极限状态荷载组合的效应设计值； C 钢筋钢纤维管片达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度等的限值。 3.3.2 荷载准永久组合的效应设计值 Sd应按下列公式计算确定： (3.3.2) 式中： qi第 i 个可变作用的准永久值系数。 3.3.3 钢筋钢纤维管片的最大计算裂缝宽度允许值应根据隧道所处环境和防水措施确定；处于一般环境中的结构，按荷载准永久组合并计及长期作用影响计算时，钢筋钢纤维混凝土管片最大计算裂缝宽度允许值不应大于 0.2mm；处于冻融环境或化学侵蚀环境等不利条件下的结构，其最大计算裂缝宽度允许值应符合国家标准混凝土结构耐久性设计规范GB/T 50476 的规定。 12 13 4 材料 4.1 钢纤维 4.1.1 4.1.1 钢纤维应选用高强钢丝切断型钢纤维。其掺量应满足钢纤维混凝土盾构管片设计承载力要求的强度和耐久性等指标要求。 4.1.24.1.2 钢纤维长度不宜小于粗骨料最大粒径的 2.5 倍，长度宜为50mm 60mm,直径（或等效直径）宜为 0.5mm 0.9mm，长径比宜为60 80。 4.1.3 4.1.3 钢纤维的抗拉强度应不低于 1000 级，宜选用 1300 级及以上的钢纤维。 4.1.4 4.1.4 钢纤维的尺寸和强度质量要求应符合表 4.1.4 的规定。其它的质量要求应符合行业标准 混凝土用钢纤维 YB/T151 的规定。 表表 4.1.4 4.1.4 钢纤维的尺寸及强度允许公差钢纤维的尺寸及强度允许公差 特 性 样本公差 均值公差 长度或伸展长度 lf 3 mm 5% 直径 df 0.02 mm 0.015 mm 抗拉强度 Rm， 10% 7.5 % 长径比f 15% 7.5% 4.1.5 其他原材料应符合相应规范。 14 4.2 钢纤维混凝土 4.2.1 4.2.1 钢纤维混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 的规定，按同强度等级混凝土标准值选用。用于钢纤维混凝土管片的混凝土基体强度等级不应低于 C50。 4.2.2 4.2.2 钢纤维混凝土的受压和受拉弹性模量、 剪切模量、 泊松比、线膨胀系数等，应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010的规定，按同强度等级混凝土规定值选用。 4.2.34.2.3 钢纤维混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度取值应符合国家标准混凝土结构设计规范GB50010 的规定，按同强度等级混凝土规定值选用。 4.2.44.2.4 钢纤维混凝土管片不同承载能力极限状态抗拉强度值的确定应符合以下规定。 1 1 残余抗拉强度应通过试验确定，试验方法应符合本规程附录 A 的规定。 2 2 当无试验数据时可在表 4.2.4 给出的范围内取值，且应满足本节 4.2.5 条的规定。 表表 4.2.4 钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值（钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值（N/mm2） 强度 钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值 fR1k 2.10 2.40 2.70 3.00 3.30 3.60 3.90 4.20 4.50 4.80 5.10 fR3k 2.10 2.40 2.70 3.00 3.30 3.60 3.90 4.20 4.50 4.80 5.10 表中： CMOD 为 0.5mm 时残余弯拉强度标准值，用本规程 附录 A 的试验方法获得; 15 CMOD 为 2.5mm 时残余弯拉强度标准值，用本规程 附录 A 的试验方法获得； 3 承载能力极限状态和正常使用极限状态抗拉强度标准值和设计值应按本规程附录 B 的规定计算。 4.2.54.2.5 用于钢筋钢纤维混凝土管片的钢纤维混凝土残余弯拉强度应满足以下要求。 (4.2.5-1) (4.2.5-2) 式中： 钢纤维混凝土极限弯拉强度标准值，用本规程附录 A 的试验方法获得。 4.2.6 4.2.6 钢纤维混凝土配合比试配应采用工程实际使用的原材料，进行钢纤维混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性试验。 4.2.74.2.7 钢纤维混凝土拌合物应具有良好的工作性，不得离析、泌水和钢纤维结团，并满足设计和生产要求。拌合物性能的试验方法应符合国家标准普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080 的规定。 16 5 结构分析 5.1 基本规定 5.1.15.1.1 盾构隧道结构的计算模型应根据地层情况、衬砌构造特点及施工工艺等确定，宜考虑衬砌与地层相互作用及装配式管片衬砌接头的影响。 5.1.25.1.2 钢筋混凝土管片应进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态检算，最大裂缝宽度应符合本规程第 3.3.3 条的规定。偶然荷载组合计算时可不验算裂缝宽度。 5.1.35.1.3 当结构上部存在不对称荷载时，应按上部荷载分布情况计算竖向荷载。 5.1.45.1.4 隧道设计应按施工期间和正常使用期间可能出现的最高水位和最小覆盖层厚度进行抗浮稳定验算，按可能出现的最低水位和最大覆盖层厚度计算荷载基本组合的效应设计值。 5.2 荷载作用 5.2.15.2.1 盾构隧道的设计荷载应符合国家标准建筑结构荷载规范GB 50009、 地铁设计规范GB 50157 或相关行业技术规范等的规定。 5.2.25.2.2 隧道地震荷载应按国家标准 城市轨道交通结构抗震设计规范GB 50909 或相关行业技术规范的规定执行。 17 5.2.35.2.3 人防荷载应按国家标准 人民防空工程设计规范 GB 50225及行业标准轨道交通工程人民防空设计规范REJ 02 的规定计算确定。 5.3 管片横向内力计算 5.3.15.3.1 隧道横向内力计算应分别选取隧道顶覆土最厚（薄） 、水压力最大（小） 、存在超载或偏压、隧道穿越地层条件突变处等位置进行。 5.3.25.3.2 管片衬砌与地层间的相互作用计算应符合下列规定： 1 1 管片衬砌与地层间的相互作用宜采用假定抗力法或地基弹簧法进行模拟； 2 2 采用假定抗力法时，管片衬砌与地层间的相互作用应假定为位于隧道两侧的三角形分布的地层抗力； 3 3 采用地基弹簧法时，管片衬砌与地层间的相互作用应采用受压地基弹簧模拟，地基弹簧刚度应根据地质勘察资料取值。 5.3.35.3.3 隧道管片横向内力计算模型可采用匀质圆环模型、梁弹簧模型等。 5.3.4 5.3.4 当采用基于匀质圆环模型的修正惯用法进行管片衬砌计算时，应符合下列规定： 1 1 该计算模型应适用于错缝拼装的管片衬砌隧道； 2 2 管片衬砌应等效为截面刚度相同的匀质圆环； 3 3 计算时应考虑管片接头效应对整体刚度进行折减； 4 4 管片的内力应计及环间接缝对内力传递的影响； 5 5 衬砌环整体刚度折减系数 和接头弯矩传递系数 可分别 18 取 0.50.8 和 0.20.4。 5.3.55.3.5 当采用梁弹簧模型（图 5.3.5）进行管片衬砌计算时，应符合下列规定： 1 1 该计算模型应适用于错缝拼装和通缝拼装的管片衬砌隧道； 2 2 计算模型不应少于 2 个或 3 个弹性铰圆环； 3 3 衬砌环环内接头应采用回转弹簧模拟； 4 4 衬砌环环间接头应采用切向剪切弹簧和径向剪切弹簧模拟； 5 5 剪切弹簧和回转弹簧的刚度应由试验或经验确定。 图5.3.5 梁-弹簧模型弯矩在接头处的传递 5.3.65.3.6 盾构隧道纵向结构计算应满足以下规定： 1 1 隧道纵向结构计算，应依据以下情况按需要进行。 1）覆盖层厚度或者地层纵向有较大变化的部位； 2）穿越重要建（构）筑物或直接承受较大局部荷载； 19 3）地基沿纵向产生不均匀沉降； 4）地震作用； 2 2 盾构隧道纵向结构计算可采用以下模型： 1）梁-弹簧模型，该模型采用轴向弹簧、转动弹簧及剪切弹簧模拟接头和螺栓； 2）等效刚度模型，该模型管片沿纵向视为单一的细长梁，通过梁刚度的折减模拟接头对管片的削弱作用； 3）三维壳体模型， 该模型将管片视为横、纵各向同性壳体，纵向刚度折减同等效刚度模型，横向刚度折减同匀质圆环模型。 5.4 管片变形计算 5.4.1 盾构隧道衬砌结构应按荷载效应准永久组合进行变形计算。 5.4.2 盾构隧道直径变形和接缝张开量应符合表 5.4.2 的规定。 表表 5.4.2 衬砌环直径变形、接缝张开量限值衬砌环直径变形、接缝张开量限值 注：D 为隧道外径，mm。 5.5 管片接头螺栓强度计算 5.5.15.5.1 盾构隧道衬砌结构应进行管片接头螺栓强度计算，包括连类别 限值 直径变形 3D 接缝张开量 3mm4mm 同时应小于弹性密封垫的允许张开量 20 接螺栓抗拉强度、抗剪强度等。 5.5.25.5.2 管片衬砌环向螺栓强度验算应用管片接头处的计算弯矩和轴力，按照矩形截面偏心受压盾构管片的承载能力极限状态模型计算螺栓拉应力。 5.5.3 5.5.3 位于 7 度及以上地震设防区的隧道应进行地震作用下的纵向螺栓强度验算；隧道抗震计算应按国家标准城市轨道交通结构抗震设计规范GB 50909 关于纵向抗震计算的规定执行。 21 6 概率极限状态设计 6.1 一般规定 6.1.1 钢筋钢纤维管片基本设计规定应符合本规程第 3 章的规定。 6.1.2 钢筋钢纤维管片承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算除应符合本章的规定外，尚应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 和地铁设计规范GB 50157 的规定。 6.2 承载能力极限状态计算 正截面承载力计算正截面承载力计算 6.2.16.2.1 轴心受压和小偏心受压管片承载能力极限状态的计算应按国家标准混凝土结构设计规范GB50010 的规定进行计算。 6.2.26.2.2 大偏心受压管片正截面受弯承载能力极限状态的计算应符合下列规定（图 6.2.2） 。 图 6.2.2 矩形截面大偏心受压构件正截面计算简图 1 正截面承载力计算应考虑钢纤维混凝土抗拉作用，受拉区 22 应力分布状态可简化为等效矩形，受拉区高度按下式计算。 t1xxh （6.2.2-1） 式中 受拉区等效矩形应力图形高度（mm） ； 构件截面高度（mm） ； 受压区等效矩形应力图形的高度 （mm） ， 将式 （6.2.2- 1）带入式（6.2.2-2）计算； 系数，按混凝土结构设计规范GB 50010 的规定取值。 2 2 极限状态承载能力按下列公式计算： fu1fcysysftut+Nf bx f Af Af bx （6.2.2-2） tfuisys0sftuts1fcs()()()()222hxxNeaf A haf bx haf bxa （6.2.2-3） i0aeee （6.2.2-4） 式中：fuN 钢纤维混凝土盾构管片基本荷载组合轴向压力设计值（N） ； ftuf 受拉区钢纤维混凝土抗拉强度，按本规程附录 B 的方 法计算（MPa） ； 钢纤维混凝土轴心抗压强度，按混凝土结构设计规范 GB50010 的规定取同级混凝土轴心抗压强度（MPa） ； yf、yf 普通纵向钢筋抗拉、抗压强度设计值（MPa） ，按混凝土 结构的设计规范GB 50010 的规定取值； sA、sA 普通纵向受拉、受压钢筋截面面积（mm2）； sa 受压区纵向钢筋合力点至截面受压边缘的距离（mm）； hx1 23 0h 截面有效高度，按混凝土结构的设计规范GB50010 的规定取值（mm） ； b 盾构管片截面宽度（mm） ； 1 受压区混凝土等效应力值的影响系数，应符合混凝土 结构设计规范GB 50010 的规定； ie 初始偏心距（mm） ； 0e 轴向力作用点至截面重心的距离，0fufueMN（mm） ； fuM 钢纤维混凝土盾构管片基本荷载组合弯矩设计值（N- mm） ； ae 附加偏心距，按混凝土结构设计规范GB50010 的规定 取值（mm） 。 3 3 当受压区高度s2xa时，采用下式计算： fufcssft1utysNfAbxf Af bx （6.2.2-5） tfuisys0sftuts1fcs()()()+()222hxxNeaf A haf bx haf bx a （6.2.2-6） 式中 s受压区钢筋应力（MPa） ，按下式计算： 1sss1cuaEx （6.2.2-7） 4 4 混凝土受压区外边缘应变fc不应大于混凝土极限压应变cu，按下式计算： tfcftucuthxx （6.2.2-8） 式中： cu混凝土极限压应变，按混凝土结构设计规范 24 GB50010 的规定取值； ftu钢纤维混凝土承载能力极限状态的拉应变， 按规程附录 B 的规定取值。 斜截面载力计算斜截面载力计算 6.2.3 6.2.3 钢筋钢纤维混凝土盾构管片受剪截面限制条件应符合下式规定。 fcscfc00.25Vfhb （6.2.3） 式中：c混凝土强度影响系数， 当混凝土强度等级不超过 C50 时，c取 1.0，当混凝土强度等级为 C80 时，c取 0.8；其间线性内插法确定。 6.2.4 6.2.4 不配置箍筋和弯起钢筋其斜截面的剪力设计值应符合下式规定： fcscfVVV （6.2.4） 此时仅需按构造配置箍筋。 6.2.5 当配置箍筋时，斜截面受剪承载力设计值应符合以下规定： fcsfcsvfu0.07VVVN （6.2.5-1） 1 钢纤维混凝土受剪承载力设计值fcV按下式计算： fccfVVV （6.2.5-2） fGfd0.7VKbh （6.2.5-3） cht00.7Vf bh (6.2.5-4) 25 2 2 箍筋作用截面增加的受剪承载力设计值按下式计算： svsvyv0AVf hs （6.2.5-5） 式中： fcsV 钢纤维混凝土盾构管片斜截面承载力设计值（N） ； fcV 钢纤维混凝土受剪承载力设计值（N） ； svV 与箍筋有关的受剪承载力设计值，按式（6.2.5-5）的规定计算（N） ； fV 考虑钢纤维对混凝土增强作用的受剪承载力设计值（N） ； cV 不考虑钢纤维对抗拉强度的影响，混凝土受剪承载力设计值（N） ； GK 盾构管片尺寸对钢纤维离散性影响系数，取 1.0； h 截面高度影响系数， ， 当h0小于 800mm时取 800mm；当h0大于 2000mm 时取 2000mm； 混凝土轴心抗拉强度设计值（MPa） ； fd 钢纤维混凝土设计抗剪强度（MPa） ，按下式计 算：fdR3k0.12 f; R3kf 对应切口位移 2.5mm 时钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值（MPa） ，按本规程附录 A 的规定计算； 与剪力设计值相对应的基本荷载组合计算的轴向压力设计值（N）；当 Nfu大于 0.3ffcbh 时，取 0.3ffcbh。 26 式中：yvf箍筋的抗拉强度设计值（MPa） ，按混凝土 结构设 计规范GB 50010 的规定取值； Asv配置在同一截面箍筋各肢的全部截面面积（mm2） 。 局部受压承载力计算局部受压承载力计算 6.2.6 6.2.6 配置间接钢筋的钢纤维混凝土盾构管片，其间接钢筋的配置范围和构造要求应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 的规定。 其局部受压承载力设计值应按有关规范规定的公式计算，计算时公式中的cf应取同强度等级普通混凝土抗压强度设计值。 6.2.7 6.2.7 配置间接钢筋的钢纤维混凝土盾构管片，其局部受压区的截面尺寸应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 的规定计算。计算时公式中cf应取同强度等级普通混凝土轴心抗压强度设计值。 6.3 正常使用极限状态验算 6.3.1 6.3.1 钢筋钢纤维混凝土盾构管片正常使用极限状态的裂缝控制及钢筋应力，应依据钢纤维混凝土强度等级根据混凝土结构设计规范GB 50010 的规定按普通钢筋混凝土盾构管片计算，并考虑钢纤维的影响对计算结果予以修正。 6.3.26.3.2 钢筋钢纤维混凝土盾构管片最大裂缝宽度应按下式计算： 2fmaxf max1 （6.3.2-1） 27 seqsmaxcrste(1.90.08)dcE （6.3.2-2） ftskftukfftkmin(,)fff （6.3.2-3） 式中：fmax按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算的钢筋钢纤维混凝土管片最大裂缝宽度（mm） ； max max 不考虑钢纤维的影响，按混凝土结构设计规范 GB50010 规定计算的按荷载效应准永久组合并 考虑长期荷载影响的管片最大裂缝宽度（mm） ； f钢纤维对混凝土裂缝宽度的影响系数； ftskf钢纤维混凝土正常使用极限状态抗拉标准强度（MPa） ，按本规程附录 B 的规定计算； 钢纤维混凝土承载能力极限状态抗拉标准强度（MPa） ，按本规程附录 B 的规定计算； ftkf钢纤维混凝土轴心抗拉标准强度（MPa） ，按同级混凝土轴心抗拉标准强度取值； s按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土管片纵向受拉普通钢筋应力，按混凝土结构设计规 范GB50010 的规定计算。 其余各符号及其各参数的计算方法应符合混凝土结构设计规范GB50010 规定。 28 7 构造规定 7.1 一般规定 7.1.1 7.1.1 钢筋钢纤维管片的构造规定满足本章的规定外，尚应符合国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 和地铁设计规范 GB 50157 的规定。 7.1.2 7.1.2 钢筋钢纤维管片衬砌分块及管片尺寸应满足管片制作、吊装、运输以及施工的安全和方便。 7.1.3 7.1.3 钢筋钢纤维管片衬砌应设计为具有一定刚度的柔性结构，同时应限制其在荷载作用下的变形满足受力和防水要求。 7.1.47.1.4 钢筋钢纤维管片接头设计应满足受力、防水和耐久性要求。 7.1.5 7.1.5 钢筋钢纤维管片构造应根据隧道类型、受力条件、盾构机设备等要求，以及考虑经济性、可靠性、耐久性和便于制造、运输、安装等条件确定。 7.1.67.1.6 钢筋钢纤维管片分块方式应根据管片制作、 运输、