盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构及其设计方法技术

本发明专利技术提供一种盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构设计方法，所述超高性能混凝土加固结构包括施作于管片内侧的超高性能混凝土加固层，所述设计方法包括如下步骤：根据隧道断面尺寸，初步确定所述超高性能混凝土加固层的厚度，并复核隧道的净空；根据裂缝对所述管片刚度的降低及所述超高性能混凝土加固层对所述管片刚度的增加，修正所述管片的刚度；进行管片内力复核，其中所述管片内力复核包括：按受弯结构正截面加固及大偏心受压结构正截面加固进行所述管片自身的内力复核；及按大偏心受压结构正截面加固进行所述管片接头的内力复核。本发明专利技术提供的设计方法加固效果较好，并且能够大幅较少钢材用量。

【技术实现步骤摘要】
盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构及其设计方法
本专利技术涉及盾构隧道
，具体涉及一种盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构及其设计方法。
技术介绍
盾构施工技术的快速发展使得盾构隧道成为现阶段我国城市轨道交通隧道的主要结构形式。然而，伴随着盾构隧道建设和运营里程不断扩大，隧道管片发生破损的现象时有发生。为了在隧道内部对破损管片结构进行修补加固，针对不同管片破损情况，通常采用两种方法：第一种方法是将质地柔软、仅能承受拉力的芳纶布等纤维片材粘贴于受损盾构隧道管片的受拉区域内，借此提高管片及接缝位置处的抗拉性能，但这种方法无法大幅度提高结构刚度，且加固效果受隧道变形程度的影响，即隧道变形越小，加固效果才越好；第二种方法为钢板加固，申请号为201310682446.2的中国专利提出对受损盾构隧道管片采用先修补后内张钢板的方法进行加固，以提升管片环的整体承载性能，虽能大幅度提高结构刚度，但又面临自重过大，施工复杂，加固成本高，防水、耐久性差等问题。因此，实有必要提供一种新的盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构及其设计方法以解决上述问题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构设计方法，其特征在于，所述超高性能混凝土加固结构包括施作于管片内侧的超高性能混凝土加固层，所述设计方法包括如下步骤：/nS1：根据隧道断面尺寸，初步确定所述超高性能混凝土加固层的厚度，并复核隧道的净空；/nS2：根据裂缝对所述管片刚度的降低及所述超高性能混凝土加固层对所述管片刚度的增加，修正所述管片的刚度；/nS3：进行管片内力复核，其中所述管片内力复核包括：/n按受弯结构正截面加固及大偏心受压结构正截面加固进行所述管片自身的内力复核；及/n按大偏心受压结构正截面加固进行所述管片接头的内力复核。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道管片超高性能混凝土加固结构设计方法，其特征在于，所述超高性能混凝土加固结构包括施作于管片内侧的超高性能混凝土加固层，所述设计方法包括如下步骤：
S1：根据隧道断面尺寸，初步确定所述超高性能混凝土加固层的厚度，并复核隧道的净空；
S2：根据裂缝对所述管片刚度的降低及所述超高性能混凝土加固层对所述管片刚度的增加，修正所述管片的刚度；
S3：进行管片内力复核，其中所述管片内力复核包括：
按受弯结构正截面加固及大偏心受压结构正截面加固进行所述管片自身的内力复核；及
按大偏心受压结构正截面加固进行所述管片接头的内力复核。


2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述超高性能混凝土加固层中布置有钢筋网或钢板，所述超高性能混凝土加固层外侧还设有保护层。


3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述超高性能混凝土加固层在受拉侧时，进行所述管片自身的内力复核，所述超高性能混凝土加固层及所述保护层的厚度应满足下列要求：
受弯结构正截面加固计算：



大偏心受压结构正截面加固计算：



式中：

为超高性能混凝土加固结构加固后弯矩设计值；

为超高性能混凝土加固结构加固后轴向压力设计值；

为混凝土受压区高度；

分别为加固前管片的截面宽度和高度；

为加固前管片的截面有效高度；

为系数，当原结构混凝土强度等级不超过C50时，取为1.0，当原结构混凝土强度等级为C80时，取为0.94，当原结构混凝土强度等在级C50-C80之间时，按线性内插法确定；

为轴向压力作用点至纵向受拉钢筋和所述超高性能混凝土加固层合力作用点的距离；

为初始偏心距；

为轴向压力作用点对截面重心的偏心距；

为附加偏心距，按偏心方向截面高度确定：当时，；当时，；

为原结构混凝土轴心抗压强度设计值；

为钢筋网或钢板的抗拉强度设计值；

为受拉钢筋网或钢板的截面面积；

分别为所述超高性能混凝土加固层、保护层厚度；

分别为原结构钢筋的抗拉、抗压强度设计值；

分别为原结构受拉和受压钢筋的截面面积；

分别为纵向受拉、受压钢筋合力点至原截面近边的距离。


4.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述超高性能混凝土加固层在受压侧时，进行所述管片自身的内力复核，所述超高性能混凝土加固层及所述保护层的厚度应满足下列要求：
受弯结构正截面加固计算：



大偏心受压结构正截面加固计算：



式中：

为超高性能混凝土加固结构加固后弯矩设计值；

为超高性能混凝土加固结构加固后轴向压力设计值；

为混凝土受压区高度；

分别为加固前管片的截面宽度和高度；

为加固前管片的截面有效高度；

为系数，当原结构混凝土强度等级不超过C50时，取为1.0，当原结构混凝土强度等级为C80时，取为0.94，当原结构混凝土强度等在级C50-C80之间时，按线性内插法确定；

分别为所述超高性能混凝土加固层、保护层厚度；

为轴向压力作用点至纵向受拉钢筋和所述超高性能混凝土加固层合力作用点的距离；

为初始偏心距；

为轴向压力作用点对截面重心的偏心距；

为附加偏心距，按偏心方向截面高度确定：当时，；当时，；

为原结构混凝土轴心抗压强度设计值；

分别为所述超高性能混凝土加固层、保护层厚度；

分别为钢筋网或钢板、超高性能混凝土的抗压强度设计值；

分别为受压钢筋网或钢板、超高性能混凝土的截面面积；

分别为原结构钢筋的抗拉、抗压强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈仁朋，刘源，阮世强，吴怀娜，孟凡衍，张阳，马庆雷，张超，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43