本發(fā)明涉及一種隧道，特別涉及一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積(配筋量)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

隧道鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)荷載計(jì)算襯砌截面內(nèi)力，然后根據(jù)截面內(nèi)力及規(guī)范中規(guī)定的安全系數(shù)計(jì)算得到滿足承載力要求的鋼筋面積，當(dāng)襯砌截面偏心距大于0.55倍有效截面高度時(shí)，還需滿足最大裂縫寬度要求。

最大裂縫寬度檢算的傳統(tǒng)方法是首先根據(jù)滿足承載力要求的鋼筋面積(配筋量)計(jì)算襯砌截面的最大裂縫寬度，若最大裂縫寬度不大于規(guī)定的最大裂縫寬度限制值，則該鋼筋面積(配筋量)即滿足設(shè)計(jì)要求；若最大裂縫寬度大于其限制值，則需再次調(diào)整鋼筋面積(配筋量)后重新計(jì)算最大裂縫寬度直到其不大于規(guī)定的限制值，調(diào)整后的最終鋼筋面積(配筋量)即為滿足設(shè)計(jì)要求的截面鋼筋面積(配筋量)。由此可見，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是通過假定襯砌截面鋼筋面積(配筋量)來試算最大裂縫寬度，將試算值與限制值對比，逐步增大鋼筋面積，最終滿足裂縫限制要求。當(dāng)最大裂縫寬度控制襯砌截面鋼筋面積(配筋量)時(shí)，采用傳統(tǒng)方法計(jì)算可能需要多次反復(fù)計(jì)算得到鋼筋面積(配筋量)，計(jì)算過程較為繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積的設(shè)計(jì)方法，以有效提高隧道鋼筋混凝土襯砌的設(shè)計(jì)計(jì)算效率，具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明涉及的一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積的設(shè)計(jì)方法，其特征是：當(dāng)襯砌截面偏心距大于0.55倍有效截面高度時(shí)，將最大裂縫寬度限值ω_max作為已知參數(shù)，然后根據(jù)不同情況分別進(jìn)行計(jì)算，從而得到襯砌截面滿足最大裂縫寬度限值ω_max要求的受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s。

本發(fā)明有益效果是，通過將最大裂縫寬度限值作為已知參數(shù)來計(jì)算鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積(配筋量)，僅需進(jìn)行一個(gè)流程的計(jì)算便可得到同時(shí)滿足承載力和最大裂縫寬度要求的截面設(shè)計(jì)鋼筋面積(配筋量)，有效避免了反復(fù)調(diào)整鋼筋面積(配筋量)試算最大裂縫寬度的過程，簡化了設(shè)計(jì)計(jì)算過程，提高了鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積設(shè)計(jì)效率。

附圖說明

本說明書包括如下一幅附圖：

圖1是本發(fā)明一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積的設(shè)計(jì)方法的步驟示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)襯砌截面偏心距大于0.55倍有效截面高度時(shí)，將最大裂縫寬度限值ω_max作為已知參數(shù)，然后根據(jù)不同情況分別進(jìn)行計(jì)算，從而得到襯砌截面滿足最大裂縫寬度限值ω_max要求的受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s。

參照圖1，一種隧道鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積的設(shè)計(jì)方法，按以下步驟進(jìn)行：

①確定基本計(jì)算參數(shù)，基本計(jì)算數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)力、結(jié)構(gòu)尺寸、建筑材料物理力學(xué)參數(shù)和最大裂縫寬度限值ω_max；

②計(jì)算受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s，按下式計(jì)算：

③計(jì)算縱向受拉鋼筋配筋率ρ_te，將步驟②計(jì)算所得的受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s代入下式計(jì)算得到ρ_te，若ρ_te≥0.01，則步驟②計(jì)算所得的A_s即為所求配筋量；若ρ_te＜0.01，則進(jìn)入步驟④：

④計(jì)算縱向受拉鋼筋配筋率ρ_te＝0.01情況下的縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)ψ′，按下式計(jì)算：

⑤計(jì)算受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s′，根據(jù)步驟④計(jì)算結(jié)果當(dāng)0.2≤ψ′≤1.0時(shí)，按下式計(jì)算：

⑥計(jì)算受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s″，根據(jù)步驟④計(jì)算結(jié)果當(dāng)ψ′＜0.2時(shí)取ψ′＝0.2，或ψ′＞1.0時(shí)取ψ′＝1.0，按下式計(jì)算：

上述步驟②～⑥中所涉及計(jì)算式中：

ω_max—設(shè)計(jì)最大裂縫寬度；

A_s—受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積；

α_cr—構(gòu)件受力特征系數(shù)，偏心受壓構(gòu)件取1.9；

c_s—最外層縱向受拉鋼筋外邊緣到受拉底邊的距離，當(dāng)c_s＜20mm時(shí)，取c_s＝20mm；當(dāng)c_s＞65mm時(shí)，取c_s＝65mm；

d_eq—受拉縱向鋼筋等效直徑；

N_q—按荷載標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)永久組合計(jì)算的軸向力值；

E_s—鋼筋的彈性模量；

ρ_te—按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋配筋率；

f_tk—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

σ_sq—按荷載標(biāo)準(zhǔn)或準(zhǔn)永久組合計(jì)算的鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋應(yīng)力，

ψ—縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，當(dāng)ψ＜0.2時(shí)，取ψ＝0.2，當(dāng)ψ＞1.0時(shí)，取ψ＝1.0；

A_te—有效受拉混凝土截面面積，A_te＝0.5bh(b、h分別為混凝土截面的高度及寬度)；

e—軸向壓力作用點(diǎn)至縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離，e＝η_se₀+y₀(η_s為正常使用階段的軸向壓力合力偏心距增大系數(shù)，對于襯砌截面取1.0；e₀為軸向力作用點(diǎn)至截面重心的距離，y₀為受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面重心的距離)；

z—縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)至截面受壓區(qū)合力點(diǎn)的距離，且應(yīng)小于0.87h₀(h₀為截面有效高度)。

本發(fā)明通過將最大裂縫寬度限值ω_max作為已知參數(shù)來計(jì)算鋼筋混凝土襯砌截面受拉區(qū)縱向鋼筋截面面積A_s(配筋量)，僅需進(jìn)行一個(gè)流程的計(jì)算便可得到滿足最大裂縫寬度限值ω_max要求的截面設(shè)計(jì)鋼筋面積(配筋量)，有效避免了反復(fù)調(diào)整鋼筋面積試算最大裂縫寬度的過程，簡化了設(shè)計(jì)計(jì)算過程，提高了鋼筋混凝土襯砌截面鋼筋面積設(shè)計(jì)效率。