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[摘 要]基于常见工况，分别设计钢纤维混凝土和普通钢筋混凝土地下隧道盾构管片。通过正截面承载能力极限状态配筋计算以及裂缝宽度验算，用正截面受力钢筋用量衡量两种材料的经济性。
[关键词]钢纤维混凝土；盾构管片；钢筋用量；经济性.
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0295-01
引言
与普通混凝土相比，钢纤维与水泥的亲和性更好，其钢纤维混凝土的抗拉、抗剪、抗弯、抗冻、抗冲击、抗疲劳等性能得到了较大提高。在同等强度条件下，钢纤维的加入还可以减少混凝土的用量，降低工程造价。有理由认为，钢纤维的加入同样可以减少钢筋的用量。
本文将采用修正惯用法对常见工况下的普通钢筋混凝土以及钢纤维混凝土盾构隧道管片进行设计。计算内容为按正截面承载能力极限状态配置纵向受力筋，按裂缝宽度验算要求反推正截面纵向受力筋用量。用二者最终的钢筋用量衡量钢纤维混凝土的经济性。
配筋计算
1衬砌尺寸：外直径，内直径，宽，厚。
2 管片荷载：
衬砌顶部至地面距离，衬砌顶部至地下水位距离，地下水重度，自重荷载，土的饱和重度，土的粘聚力，土的干重度，侧向土压力系数，附加荷载。
荷载图示见图1。
采用修正惯用法进行管片内力计算，得到计算结果见表1。
3 管片内力：
结果见图3、图4
4 材料：
钢筋；基体混凝土；钢纤维，，
5 配筋：
内力设计值，。
计算步骤：按正截面承载能力极限状态配置纵向受力筋，按裂缝宽度验算要求反推正截面纵向受力筋用量。参照相关规范的计算方法，结果见表2。
注：最小配筋量
结论
1.对比受压筋用量，可以看出，在给定工况下，无论是钢纤维混凝土还是普通混凝土，受压钢筋用量均受最小配筋率控制。此时，钢纤维混凝土体现不出相对于普通混凝土的经济性。
2.对比由正截面承载能力确定的受拉区筋用量，可以看出，钢纤维混凝土的理论用筋量虽然受最小配筋量控制，但仍然较普通混凝土少25.17%，节省量极其可观。但是，由正截面承载能力计算出的钢筋用量小于满足裂缝宽度验算所需的钢筋用量，不起控制作用。
3.对比由裂缝宽度验算确定的受拉区钢筋用量，可以看出，钢纤维混凝土的理论用筋量较普通混凝土少8.88%，节省量明显。
4.综上，钢纤维混凝土相对普通钢筋混凝土有其经济性，这种经济性视不同的检验标准而不同。
5.对于同样用筋量的构件而言，钢纤维混凝土不但具有更大的承载能力，还具有更好的抗裂、抗渗性能。综合考虑，钢纤维混凝土管片在盾构隧道中的应用较普通钢筋混凝土管片更有优势。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准.GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 中国工程建设标准化协会标准.CECS38-2004 纤维混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2004
[3] 李乔主编.混凝土结构设计原理（第三版）[M].北京：中国铁道出版社，2013
[4] 李志业，曾艳华主编. 地下结构设计原理与方法[M].成都：西南交通大学出版社，2003
[5] 任旺.成都地铁盾构隧道荷载分布研究[D].成都：西南交通大学土木工程学院，2009
[6] Working Group No.2，International Tunnelling Association. Guidelines for the Design of Shield Tunnel Lining. Tunnelling and Underground Space Technology ，Vol.15， No.3， P303～331， 2000.
[关键词]钢纤维混凝土；盾构管片；钢筋用量；经济性.
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0295-01
引言
与普通混凝土相比，钢纤维与水泥的亲和性更好，其钢纤维混凝土的抗拉、抗剪、抗弯、抗冻、抗冲击、抗疲劳等性能得到了较大提高。在同等强度条件下，钢纤维的加入还可以减少混凝土的用量，降低工程造价。有理由认为，钢纤维的加入同样可以减少钢筋的用量。
本文将采用修正惯用法对常见工况下的普通钢筋混凝土以及钢纤维混凝土盾构隧道管片进行设计。计算内容为按正截面承载能力极限状态配置纵向受力筋，按裂缝宽度验算要求反推正截面纵向受力筋用量。用二者最终的钢筋用量衡量钢纤维混凝土的经济性。
配筋计算
1衬砌尺寸：外直径，内直径，宽，厚。
2 管片荷载：
衬砌顶部至地面距离，衬砌顶部至地下水位距离，地下水重度，自重荷载，土的饱和重度，土的粘聚力，土的干重度，侧向土压力系数，附加荷载。
荷载图示见图1。
采用修正惯用法进行管片内力计算，得到计算结果见表1。
3 管片内力：
结果见图3、图4
4 材料：
钢筋；基体混凝土；钢纤维，，
5 配筋：
内力设计值，。
计算步骤：按正截面承载能力极限状态配置纵向受力筋，按裂缝宽度验算要求反推正截面纵向受力筋用量。参照相关规范的计算方法，结果见表2。
注：最小配筋量
结论
1.对比受压筋用量，可以看出，在给定工况下，无论是钢纤维混凝土还是普通混凝土，受压钢筋用量均受最小配筋率控制。此时，钢纤维混凝土体现不出相对于普通混凝土的经济性。
2.对比由正截面承载能力确定的受拉区筋用量，可以看出，钢纤维混凝土的理论用筋量虽然受最小配筋量控制，但仍然较普通混凝土少25.17%，节省量极其可观。但是，由正截面承载能力计算出的钢筋用量小于满足裂缝宽度验算所需的钢筋用量，不起控制作用。
3.对比由裂缝宽度验算确定的受拉区钢筋用量，可以看出，钢纤维混凝土的理论用筋量较普通混凝土少8.88%，节省量明显。
4.综上，钢纤维混凝土相对普通钢筋混凝土有其经济性，这种经济性视不同的检验标准而不同。
5.对于同样用筋量的构件而言，钢纤维混凝土不但具有更大的承载能力，还具有更好的抗裂、抗渗性能。综合考虑，钢纤维混凝土管片在盾构隧道中的应用较普通钢筋混凝土管片更有优势。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准.GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2010
[2] 中国工程建设标准化协会标准.CECS38-2004 纤维混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2004
[3] 李乔主编.混凝土结构设计原理（第三版）[M].北京：中国铁道出版社，2013
[4] 李志业，曾艳华主编. 地下结构设计原理与方法[M].成都：西南交通大学出版社，2003
[5] 任旺.成都地铁盾构隧道荷载分布研究[D].成都：西南交通大学土木工程学院，2009
[6] Working Group No.2，International Tunnelling Association. Guidelines for the Design of Shield Tunnel Lining. Tunnelling and Underground Space Technology ，Vol.15， No.3， P303～331， 2000.