衬砌管片配筋方式的优选

党亚杰 刘 琪

（1.河南工业大学，河南 郑州 450001；2.河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450064）

随着日益剧增的交通压力，城市越来越重视对地下空间资源的开发利用。盾构技术由于其对地层扰动小、对城市机能影响小、适合在城市地下穿行等优点，成为城市地铁开挖、建设的主流技术。在地铁建设中，盾构施工法因其安全性高、施工劳动强度低、受外界环境干扰小等优点被广泛用于城市地铁的建设，其中管片是盾构隧道中主要受力的载体，所以管片质量的好坏直接影响隧道的安全，而管片的受力大小主要由管片中的钢筋决定，所以合理地选择管片配筋方式，是实现管片经济配筋、安全配筋的基础。

1 管片结构尺寸参数

管片外径 6 000mm，管片内径 5 400mm，衬砌管片宽度1 200mm。

2 配筋方式说明

工况1管片板式配筋布置方式：分布筋在管片端头布置6道纵向构造钢筋，其中上下各一道分布筋，凹侧1道架立筋，凸侧2道架立筋，腹部1道腰筋，用不带弯钩的单肢箍连接上下排主筋，在迎千斤顶面处（凹）布置一道腰筋，背千斤顶处布置一道腰筋，在管片端头加密构造筋，箍筋不封闭。

工况2管片梁式配筋布置方式：管片环向四道暗梁,采用上下各八道分布筋、采用双肢箍筋加强整体受力特性，无腰筋，在管片端头加密箍筋，在容易出现裂缝的螺栓孔、注浆孔处设置吊筋及螺旋筋。

3 管片模型

ABAQUS管片钢筋模型如下：

图1 管片K型块钢筋模型图

图2 管片B型块钢筋模型图

图3 管片A型块钢筋模型图

图4 组装后衬砌钢筋模型图

4 模型计算结果

4.1 两种配筋方式下管片混凝土的计算结果

图5 工况1管片混凝土Mises主应力云图

图6 工况1管片混凝土的变形

图7 工况2管片混凝土Mises主应力云图

图8 工况2管片混凝土的变形

表1 管片混凝土变形值汇总

4.2 两种配筋方式下管片钢筋的计算结果

图9 工况1管片钢筋Mises应力云图

图10 工况1管片钢筋变形云图

图11 工况2管片钢筋Mises应力云图

图12 工况2管片钢筋的变形云图

表2 管片钢筋变形值汇总

5 结论

（1）对比表1中第一列和第二列中的数据可知:(1)两种配筋方式下混凝土的拉应力都很小，符合钢筋混凝土结构中混凝土主要起受压作用；(2)梁式配筋下管片混凝土压应力值和变形值均小于板式配筋下的，为保证管片混凝土不发生破坏，所以建议管片配筋采用梁式配筋。

（2）对比表2中第一列和第二列中的数据可知，梁式配筋下的管片钢筋的应力值和变形值均小于板式配筋下的，建议在对管片配筋时，优先选择梁式配筋方式。