《沉管结构》.ppt

安徽建筑工业学院
地 下 结 构 工 程
主讲教师 ： 席培胜
第7章
精选课件
沉管结构（亦曾称作预制管段沉放法）
精选课件
精选课件
沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。
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8
沉船抛锚及河道疏浚产生的特殊荷载
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地震荷载
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沉管荷载
精选课件
水压力
分别计算正常的高、低潮水位的水压力；
台风或百年一遇的特大洪水位水压力。
精选课件
浮力
等于沉管排水量。
精选课件
施工荷载
端封墙；
定位塔；
压载。
沉船荷载
50—130KN/m2
精选课件
地基反力分布假设
反力按直线分布；
反力强度与各点地基沉降量成正比；
地基为半无限弹性体，按弹性理论计算反力。
精选课件
精选课件
浮力设计
1）干舷
管段在浮运时，为了保持稳定，必须使管顶面露出水面，其露出高度称为干舷。具有一定干舷的管段，与风浪后产生反向力矩，保持平衡。
干舷的高度应适中，过小则稳定性差，过大时沉设困难。
精选课件
浮力设计时，按照最大混凝土容重、最大混凝土体积和最小河水的比重来计算干舷。
精选课件
2）抗浮安全系数
在管段沉设施工阶段，～。
管段沉设完毕后，，防止“复浮”。
设计时需要按照最小混凝土容重、最小混凝土体积和最大河水的比重来计算抗浮安全系数。
精选课件
3）沉管结构的外廓尺寸
沉管结构的外廓尺寸，必须通过浮力设计才能确定 ;
沉管结构的外廓高度，往往超过车道净空高度与顶底板厚度之和。
精选课件
沉管结构设计
横向结构设计
管段横断面内力一般按照弹性支撑箱形框架结构计算；
假定构件尺寸
分析内力
修正尺寸
复算内力
精选课件
纵向结构设计
施工阶段
计算浮运、沉设施工荷载所引起的内力。
使用阶段
按照弹性地基梁理论进行计算；
精选课件
沉管基础设计
精选课件
开槽前槽底上的压力
管段沉设、覆土完毕后
精选课件
基础施工方法:现有三种不同的基础，欧洲普遍使用喷砂和注砂基础（后铺法），美的砾石基础（先铺法）。
精选课件
样板刮平的砾石基础
一般用于北美的钢壳管段隧道。地槽浚瓦好后，接着便在地槽底上铺一层粗砂或砾石。砾石和砂的粒度级配必须与水力条件相适应：即水流越大级配越高。。必须注意砾石基础的刮平度。要求的平顺精度为±3cm，这取决于当地条件、砂或砾石的级配以及使用的设备。刮平是用一块样板来进行的，样板从滑架上的绞盘车上悬挂下来，滑架沿支承在两个浮筒上的轨道滚动。这套设备锚定在要刮平处的水面上，样板的的悬挂高度可以调节以补偿潮汐水位的变化。为了尽可能排除来自水面的影响，可以采用按半潜水的原则制成的特殊设备。这种方法允许样板直接连到锚墩上。
精选课件
喷砂基础
建造砂基础的第一个系统用的是C&N法（ChrisTIAni & Nielson 法），即使用在隧道管段上方滚动的钢门架，与门架相连的为三根毗邻的管子，这三根管子被引入到隧道管段底部与地槽之间的空间。最大的管子在中间，通过这根管子，砂水混合物被泵送到隧道管段下面。位于大管子两侧的两根管子又将水吸回去，从而形成一种流动作用，使砂在隧道管段下面以一种良好限定和良好控制的型样沉淀下来。门架位于隧道管段上面并可使管子绕一垂直轴转动，这样就可以做到隧道管段下面的整个空间都可以达到。隧道管段下面需有约1m的空间以便移动管子。砂必须是干净的，。砂水混合物的浓度和排除口速度与喷出形成的砂饼的直径有直接关系，必须很好地控制。
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注砂基础
为了避免使用门架（因门架可能妨碍航运交通），以及为了在更深的隧道下面铺设基础，开发出砂流注砂法。这种方法像喷砂法一样把砂水混合物泵送到管段下面的空间里。只不过不是使用可移动的系统，而是在隧道管段底板上开许多孔口，这些孔口与放在管段里面相连。当管道从岸上经过隧道通到这些孔口处进行充填砂基时，不会影响航运。砂水混合物通过在隧道管段内的孔口泵出，去填充隧道管段下面的空间直到砂堆接触到隧道管段的底部为止。这样就在隧道管段下面形成一个扩大的砂饼。直到砂饼内部的水压超过了预先指定的最大值，然后才打开下一个孔口，同时将前一个孔口关闭。这种方法速度快，能在24小时内填满一个隧道管段下面的整个空间，这样就能避免管段放置后产生淤积的危险。
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样板刮平的砾石基础
一般用于北美的钢壳管段隧道。地槽浚瓦好后，接着便在地槽底上铺一层粗砂或砾石。砾石和砂的粒度级配必须与水力条件相适应：即水流越大级