DB44/T 2721-2025 公路钢壳混凝土沉管隧道结构设计规范
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资料介绍
广东省地方标准
DB44/T 2721—2025
公路钢壳混凝土沉管隧道结构设计规范
Specifications for design of steel shell concrete structural of highway imersed tunnel
2025 - 08 - 20发布
2025 - 11 - 20实施
广东省市场监督管理局 发布
目次
前言 ................................................................................ III
引言 ................................................................................. IV
1 范围 ................................................................................ 1
2 规范性引用文件 ...................................................................... 1
3 术语和定义 .......................................................................... 2
4 符号 ................................................................................ 3 作用和作用效应 .................................................................. 3
计算指标 ........................................................................ 3
几何参数 ........................................................................ 4
计算系数及其它 .................................................................. 4
5 基本规定 ............................................................................ 5
6 材料 ................................................................................ 5 钢板 ............................................................................ 5
混凝土 .......................................................................... 5
钢筋 ............................................................................ 6
牺牲阳极金属 .................................................................... 6
止水带 .......................................................................... 6
7 结构设计 ............................................................................ 6 一般规定 ........................................................................ 6
总体设计 ........................................................................ 7
管节构造要求 .................................................................... 7
钢壳构造要求 .................................................................... 7
加劲肋和连接件构造要求 .......................................................... 9
受压翼缘局部稳定 ............................................................... 10
钢壳混凝土结构脱空限值 ......................................................... 10
防火设计 ....................................................................... 10
最终接头 ....................................................................... 11
结构健康监测 .................................................................. 11
8 计算与分析 ......................................................................... 11 一般规定 ....................................................................... 11
作用与组合 ..................................................................... 11
结构计算 ....................................................................... 12
抗震验算 ....................................................................... 18
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II
9 耐久性设计 .......................................................................... 19 一般规定 ........................................................................ 19
表面预处理 ...................................................................... 19
涂层保护 ........................................................................ 19
牺牲阳极 ........................................................................ 20
10 舾装件设计 ......................................................................... 21 一般规定 ....................................................................... 21
计算及构造要求 ................................................................. 21
附录A(规范性) 钢壳混凝土管节检验要求 ............................................... 23
附录B(规范性) 冲击映像仪选用要求及检测流程 ......................................... 24
附录C(规范性) 中子法检测仪选用要求及检测流程 ....................................... 26
C.1 仪器选用 ........................................................................ 26
C.2 检测流程 ........................................................................ 26
附录D(规范性) 牺牲阳极安装后钢壳阴极保护电位检测 ................................... 27
D.1 测量准备 ........................................................................ 27
D.2 测量电路 ........................................................................ 27
D.3 检测要求 ........................................................................ 27
D.4 测量步骤 ........................................................................ 27
D.5 检测时机 ........................................................................ 27
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III
前言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本文件由广东省交通运输厅提出并组织实施。
本文件由广东省交通运输标准化技术委员会公路工程分技术委员会(GD/TC133/SC1)归口。
本文件起草单位：深中通道管理中心、中交公路规划设计院有限公司、清华大学、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司
本文件主要起草人：宋神友、徐国平、陈越、刘洪洲、樊健生、金文良、姬海、许晴爽、黄清飞、陈正杰、朱尧于、郭宇韬、贺春宁、陈鸿、刘宇飞、付佰勇、刘迪、吕勇刚、秦辉辉、聂鑫、夏乔网。
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IV
引言
近年来，我国沉管隧道建设发展迅猛，沉管结构型式选择多样化，钢壳混凝土沉管隧道的应用需求日益凸显，目前国内在沉管隧道结构设计领域，尤其是钢壳混凝土沉管隧道结构设计缺少规范指引，编制规范性文件来指导工程设计尤为迫切。本文件是在深中通道沉管隧道建设经验和科研成果基础上，经广泛征求意见，充分吸收国内外沉管隧道技术成果，在公路钢壳混凝土沉管隧道的受力机理、设计方法等方面进行了系统归纳和提升，为了更好地推广钢壳混凝土沉管隧道技术，参考相关标准制定本文件。
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1
公路钢壳混凝土沉管隧道结构设计规范
1 范围
本文件规定了公路沉管隧道钢壳混凝土沉管段结构设计相关要求。
本文件适用于广东省内新建公路钢壳混凝土组合结构沉管隧道，其他工程建设可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 1499.1 钢筋混凝土用钢 第1部分：热轧光圆钢筋
GB 1499.2 钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋
GB 13788 冷轧带肋钢筋
GB 28376 隧道防火保护板
GB 50017 钢结构设计标准
GB 50204 混凝土结构工程施工质量验收规范
GB/T 700 碳素结构钢
GB/T 1591 低合金高强度结构钢
GB/T 1768 色漆和清漆 耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法
GB/T 3003 耐火纤维及制品
GB/T 4948 铝-锌-铟系合金牺牲阳极
GB/T 5210 色漆和清漆拉开法附着力试验
GB/T 5224 预应力混凝土用钢绞线
GB/T 5782 六角头螺栓
GB/T 7788 船舶及海洋工程阳极屏涂料通用技术条件
GB/T 10433 紧固件 电弧螺柱焊用螺柱和瓷环
GB/T 18173.2 高分子防水材料 第2部分：止水带
GB/T 20624.1 色漆和清漆快速变形(耐冲击性)试验第1部分：落锤试验(大面积冲头)
GB/T 31405 管道耐蚀涂敷层高温阴极剥离试验方法
GB/T 50010 混凝土结构设计标准
GB/T 50081 混凝土物理力学性能试验方法标准
GB/T 50082 混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准
GB/T 51318 沉管法隧道设计标准
JGJ 138 组合结构设计规范
JGJ/T 380 钢板剪力墙技术规程
JTG D20 公路路线设计规范
JTG D64 公路钢结构桥梁设计规范
JTG 2232 公路隧道抗震设计规范
JTG 3362 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范
JTG/T 3310 公路工程混凝土结构耐久性设计规范
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2
JTG/T 3371 公路水下隧道设计规范
JTG/T 3371-01 公路沉管隧道设计规范
JTS 153-3 水运工程结构耐久性设计标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
钢壳混凝土管节 composite steel-concrete element
管节顶板、底板、侧墙、中墙均采用双层钢板混凝土组合结构的管节。
钢隔板 steel diaphragm
钢壳混凝土组合结构中连接内、外侧钢面板并将混凝土隔断的钢板。
横隔板 horizontal diaphragm
钢壳混凝土组合结构中沿隧道横向布置连接内外层钢面板、与内外层钢面板共同组成独立隔仓的钢板。
纵隔板 longitudinal diaphragm
钢壳混凝土组合结构中沿隧道纵向布置连接内外层钢面板、与内外层钢面板共同组成独立隔仓的钢板。
加劲肋 stiffener
在钢板内、外表面单侧或双侧规则布置，用以提高构件局部稳定性的板件。
抗剪连接件 shear connector
设置在钢板-混凝土界面传递界面剪力并使钢板-混凝土协调变形的构件。
型钢连接件 shaped steel shear connector
以T型钢、角钢等为主体的型钢抗剪连接件。
浇筑脱空 casting imperfection
钢壳混凝土组合结构因混凝土浇筑不密实而产生的顶面板下方脱空现象。
管内推出式最终接头 closure joint pushed out from the element
预制与标准管节有相同断面的短管节，又称为推出段。其一端设置 GINA止水带，背面设置端封墙。在最后一个待沉放管节艏端设置扩大段，将最终接头嵌置在扩大段内，通过将其推出完成沉管隧道贯通的一种连接结构。
整体吊装式最终接头 closure joint lifted and immersed by floating crane
在工厂内预制成型，采用起重机一次吊装到位完成沉管隧道贯通的一种连接结构。
M止水带 M seal
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3
安装于最终接头处、可伸缩的防水专用橡胶制品。
充气止水带 inflatable gasket
安装于最终接头与沉管结构之间、通过充气实现加压的防水专用橡胶制品。
牺牲阳极 sacrificial anode
通过金属流出的电流而逐渐消耗自身用以保护沉管钢结构的金属。
4 符号 作用和作用效应
?——弯矩设计值;
?——轴力设计值;
?——剪力设计值;
?——作用(或荷载)效应的组合值。 计算指标
??——抗弯设计中受压区混凝土压力;
??——抗弯设计中受压区钢面板压力;
??——抗弯设计中受压区钢隔板压力;
??——混凝土抗压强度设计值;
??——钢材抗拉、抗压强度设计值;
??——组合桁架抗剪机制中钢隔板的拉应力;
?vud——组合桁架抗剪机制中混凝土的剪切设计强度;
??——钢壳混凝土构件极限抗弯承载力;
??——区段i内连接件的个数;
?cu——钢壳混凝土构件轴向极限抗压承载力;
?tu——钢壳混凝土构件轴向极限抗拉承载力;
?——构件承载力设计值;
??——抗弯设计中受拉区钢面板拉力;
??——抗弯设计中受拉区钢隔板拉力;
?1di——区段i上单位长度横向剪力流;
?c,Ed——形成组合截面之后作用于组合构件截面的竖向剪力;
??——钢-混凝土界面上单位长度水平剪力流;
?su——单个连接件的抗剪承载力;
?truss——组合桁架抗剪机制提供的极限抗剪承载力;
??——钢壳混凝土构件极限抗剪承载力;
?uc——组合桁架抗剪机制中混凝土压杆极限抗剪承载力;
?ut——组合桁架抗剪机制中钢隔板拉杆极限抗剪承载力;
?web——钢隔板剪切机制提供的极限抗剪承载力;
?——钢隔板剪切机制中的剪应力;
??——受拉钢面板含钢率。
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4
几何参数
??——混凝土截面积;
??——钢板截面积;
?sC——受压区钢面板面积;
?sT——受拉区钢面板面积;
??——混凝土宽度;
ℎ?——截面高度;
ℎsc——型钢连接件高度;
?i——连接件布置区段长度;
?un——构件未开裂时的截面惯性矩;
?c——型钢连接件长度;
??——受拉侧或受压侧钢板对组合截面中和轴的面积矩;
?sc——型钢连接件间距;
??——钢隔板间距;
??——受压区钢面板厚度;
?cp——与型钢连接件相连的母板厚度;
?sc——型钢连接件腹板厚度;
??——受拉区钢面板厚度;
??——钢隔板厚度;
?——抗弯设计中混凝土受压区高度;
??——混凝土受压中心与受拉钢面板中心的距离;
?cw——受压区钢隔板中心与受拉钢面板中心的距离;
?sc——受压区钢面板中心与受拉钢面板中心的距离;
?tw——受拉区钢隔板中心与受拉钢面板中心的距离;
?——混凝土受剪区高度，即压应力合力的作用位置到受拉区钢面板中心之间的距离;
?1——钢隔板拉应力与水平轴间的夹角，也称斜拉角;
?——混凝土压应力与水平轴间的夹角，也称斜压角。 计算系数及其它
?cp——型钢连接件翼缘影响系数;
?h——型钢连接件尺寸系数;
??——钢隔板布置间隔对抗剪强度的影响系数;
?s——型钢连接件间距影响系数;
?——受压区混凝土等效矩形图形系数;
??——尺寸效应对抗剪强度的影响系数;
??——斜压角对抗剪强度的影响系数;
??——含钢率对抗剪强度的影响系数;
?0——结构重要性系数;
?t——型钢连接件形状系数。
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5
5 基本规定
单孔四车道或以上、受力条件复杂的沉管隧道管节宜采用钢壳混凝土结构。
钢壳混凝土管节主体结构的设计使用年限应不小于100年。
公路钢壳混凝土沉管隧道的调查与勘测应根据不同阶段的任务、目的开展工作，并应满足JTG/T 3371-01的要求。
钢壳结构设计除应满足受力、变形、耐久性设计要求，尚应满足钢壳制造加工、混凝土浇筑、管节浮运和沉放、对接等施工要求，以及满足运营期维养的有关要求。
钢壳混凝土管节应针对不同施工工况和运营工况下的结构强度、变形、稳定性等进行计算分析。
钢壳混凝土管节应根据环境类别、作用等级等因素，综合采用多种不同防腐设计，使建设期满足防锈蚀及运营期均满足耐久性设计要求。
钢壳结构设计应统筹考虑主体结构、舾装件等附属设施、机电设施及其他相关预留预埋设计。
钢壳混凝土沉管隧道宜采取在坞内浇筑完成混凝土。当条件受限时，经专题研究，也可采取在钢壳制造完成后浇筑部分混凝土，浮运至干坞或隧址区再进行浮态浇筑剩余混凝土。
6 材料 钢板
6.1.1
钢壳混凝土沉管隧道用钢板的强度等级应符合表1的规定，钢板的技术要求应符合GB/T 700和GB/T 1591的规定。
表
1 钢壳混凝土沉管隧道用钢板的强度等级要求
构件或部位
钢材强度等级
钢壳混凝土管节
面板
不低于Q355
横隔板
不低于Q355，且不超过Q390
纵隔板
不低于Q235，且不超过Q390
抗剪连接件
不低于Q235
钢端壳
不低于Q355
剪力键
不低于Q355
GINA止水带 、OMEGA止水带 、M止水带、充气止水带的压板、压条钢板
不低于Q235
钢端封墙、水密门等施工临时设施
不低于Q235
6.1.2
钢壳混凝土管节宜采用圆柱头焊钉连接件，其技术要求应符合GB/T 10433的规定。
6.1.3
普通螺栓的性能等级应满足GB/T 5782的要求，且不低于5.6级。
6.1.4
钢壳混凝土沉管隧道用钢材、焊钉、焊接、锚栓、螺栓的设计指标应按JTG D64的规定取用。 混凝土
6.2.1
钢壳混凝土管节用混凝土的强度等级应符合表2的规定。
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6
表
2 钢壳混凝土管节用混凝土的强度等级要求
构件或部位
混凝土强度等级
钢壳混凝土管节主体结构
不低于C45
压舱混凝土
不低于C25
防锚层混凝土
不低于C20
6.2.2
钢壳混凝土管节主体结构用混凝土的设计指标宜按JTG 3362的规定取用，其配合比等材料指标应通过专题研究确定。 钢筋
6.3.1
主体结构中墙横向连接钢筋宜采用HRB400，技术标准应符合GB 1499.2的规定。
6.3.2
管节接头处纵向限位装置用预应力钢绞线的抗拉强度标准值不应小于1860 MPa，其技术要求应符合GB/T 5224的规定。预应力钢绞线的设计指标应按JTG 3362的规定取用。
6.3.3
钢壳混凝土管节附属设施按构造要求配置的钢筋网宜采用HPB300或热轧带肋钢筋，其中HPB300钢筋的技术要求应符合GB 1499.1的规定，冷轧带肋钢筋的技术要求应符合GB 13788的规定。 牺牲阳极金属
6.4.1
牺牲阳极金属宜选用铝-锌-铟系(Al-Zn-In)阳极材料，其性能指标符合GB/T 4948的要求。
6.4.2
阳极金属与铁芯之间接触电阻应小于0.001 Ω。
6.4.3
牺牲阳极材料的长期性能应做型式检验试验，其金属成分及电化学性能应符合表3的规定。
表
3 牺牲阳极金属成分及电化学性能要求
序号
金属元素
化学成分(%)
电化学性能
1
Zn
4.0～6.0
工作电位(海水中)
≤1.05V
2
In
0.016～0.040
3
Ti
≤0.03
工作电位(海泥中)
≤1.00V
4
Si
0.05～0.4
5
Fe
≤0.07
实际电容量(海水中)
≥2500A·h/kg
6
Cu
≤0.003
实际电容量(海泥中)
≥1500A·h/kg
7
Sn
≤0.02
-
-
8
其他总杂质
≤0.05
-
-
9
Al
余量
溶解状况
产物易脱落，表面溶解均匀 止水带
6.5.1
沉管隧道用GINA止水带、OMEGA止水带、M止水带、充气止水带的技术要求应符合GB/T 18173. 2的规定。
6.5.2
GINA止水带、OMEGA止水带应符合GB/T 51318的规定。
7 结构设计 一般规定
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7
7.1.1
钢壳混凝土沉管隧道应按整体式管节设计，并应采用双层钢板混凝土组合结构。
7.1.2
沉管隧道管节长度与数量应根据结构受力、管节预制、浮运、安装、干坞选址、工期、造价及环保等要求，并结合纵断面设计要求进行合理划分与布置。
7.1.3
隧道横断面布置和结构尺寸应根据建筑限界、设施设备、结构受力、浮运沉放、施工误差等要求，统筹考虑主体结构、舾装件及预留洞室与预埋件等因素综合确定。
7.1.4
钢壳加工节段纵向长度应根据加工厂设备起重能力、场地大小、钢材规格等因素综合确定。
7.1.5
管节钢壳结构受力分析应根据制造加工工艺和混凝土浇筑工艺，对钢壳混凝土管节构件关键截面处的轴力、弯矩、剪力、变形等进行验算。
7.1.6
钢壳混凝土管节自密实混凝土宜采用跳仓浇筑方式，浇筑顺序为先底板、后侧墙和中墙、再顶板，浇筑范围宜左右两侧对称布置。
7.1.7
管节主体结构防水等级应为一级。
7.1.8
管节主体结构设计应符合设计使用年限、使用功能和施工要求。
7.1.9
管节接头的竖向剪力键应采用钢剪力键，宜成组设置于侧墙与中墙;水平向剪力键宜利用结构底板压舱层设置混凝土剪力键，必要时可在结构底板、顶板设置钢剪力键或钢剪力销。
7.1.10
沉管基槽、基础及回填应符合JTG/T 3371-01的规定。 总体设计
7.2.1
隧址宜选择在水文、河势稳定及河床或海床平缓地段，应避免选择在可能引起震陷、液化、滑坡等地质灾害的地段。
7.2.2
沉管隧道的平面线形应根据路线走向、地形、地质、水文、航道、水下障碍物、两岸构筑物等因素确定，尽量减少对既有设施影响，避让不良地质区段，其技术指标应符合JTG D20、JTG/T 3371的规定。
7.2.3
沉管段的平面线形宜采用直线。采用曲线时，应结合隧道功能、管节长度、基础形式、施工工艺等因素综合确定合理的平曲线半径。
7.2.4
隧道纵断面线形应根据水下地形、航道规划和两岸构筑物等情况确定，其具体技术指标应符合JTG D20及JTG/T 3371等的规定。
7.2.5
隧道埋深应根据航道规划、水域设防要求的最大冲淤包络线、航道维护疏浚要求、通航船只落锚深度等因素确定，并符合下列规定：
a)
隧道顶部应埋设在规划航道底标高以下，并满足规划航道实施及隧道顶部防锚层铺设要求;
b)
隧道顶部宜埋置在冲刷包络线以下，管节顶部局部高出现状河(海) 床面时，应进行专题论证。
7.2.6
纵断面设计应考虑竖曲线段的机电设备及交通工程设施安装高度、建筑限界和管节接头的要求。
7.2.7
横断面应符合JTG/T 3371-01的规定，应预留足够防火板、装饰板安装龙骨的空间。
7.2.8
沉管浮运、沉放等技术要求应符合GB/T 51318的规定。 管节构造要求
7.3.1
考虑钢壳管节内部焊接、检测等加工的有限空间需求，单孔四车道管节的顶板、底板厚度宜取行车孔净宽的0.08～0.12，不宜小于1.00 m。具体尺寸应根据管节受力分析确定。
7.3.2
管节的侧墙厚度宜取侧墙净高的0.16～0.20，且不宜小于1.00 m。具体尺寸应根据管节受力分析确定。
7.3.3
管节的中墙厚度不宜小于0.60 m，具体尺寸应根据管节受力分析、钢结构施工空间确定。 钢壳构造要求
7.4.1
管节钢壳结构的内、外侧面板厚度不宜小于10 mm;不同厚度的面板相接时，管节顶板、底板
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8
和侧墙宜仓格内部对齐，管节顶板、底板、侧墙和中墙宜仓格外部对齐，厚薄板构造和对齐方式如图
1所示。
(管节顶板面板)
(A大样：内部对齐) (B大样：外部对齐)
标引序号说明：
1-外面板;2-内面板;3-横隔板;4-纵隔板
图
1 钢壳的面板构造示意
7.4.2
管节钢壳结构的横、纵隔板的间距不宜大于3.5 m，厚度不宜小于10 mm。
7.4.3
每个隔舱宜设置1个浇筑孔，浇筑孔宜设置在隔舱平面中心位置;每个隔舱宜设置4～10个排气孔，排气孔宜设置在隔舱四角和厚、薄板相接位置等，排气孔间距不宜大于1.5 m，具体数量宜通过试验验证确定。钢壳混凝土管节的钢壳构造如图2、图3所示。
标引序号说明：
1-顶板;2-底板;3-侧墙;4-中墙;5-外侧面板;6-内侧面板
图
2 钢壳混凝土管节的钢壳构造示意图
内部对齐
外部对齐
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9
标引序号说明：
1-外侧面板;2-内侧面板;3-横隔板;4-纵隔板;5-纵向T肋;6-焊钉;7-横向扁肋;
8-排气孔(增加引线);9-浇筑孔
图
3 隔舱一般构造示意图
7.4.4
混凝土浇筑完成后应对浇筑孔和排气孔进行与主体结构等强水密封堵。 加劲肋和连接件构造要求
7.5.1
纵、横隔板宜设置加劲肋，板式加劲肋与面板的端部宜设置3 mm～5 mm的间隙。
7.5.2
侧墙的面板宜设置沿纵轴线方向的L型加劲肋和沿横断面方向的板肋，加劲肋间距宜取0.50 m～0.7 5m。
7.5.3
位于顶板和底板的面板应考虑短暂状况和持久状况的受力、施工等因素，设置加劲肋和连接件，构造如图4所示。其加劲肋和连接件的构造要求应符合下列规定：
a)
顶、底板的上层钢板不宜设置横向板肋，宜采用焊钉，便于浇筑混凝土;
b)
顶、底板的下层钢板宜考虑短暂状况的受力情况，设置横向板肋;
c)
顶、底板的上层钢板的纵向加劲肋宜采用T型钢材，下层钢板的纵向加劲肋宜采用L型钢材，纵向加劲肋的间距宜取0.50 m～0.75 m;依据面板的纵向稳定性，纵向加劲肋间距不宜大于0.50 m。当设置焊钉连接件时，可按JGJ/T 380中的相关规定执行，焊钉直径不宜小于16 mm，间距不宜大于300 mm。
(上层钢板)
(下层钢板)
标引序号说明：
1-上面板;2-下面板;3-横肋;4-纵肋
图
4 钢壳结构构造示意图
1
2
3
4
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10
7.5.4
顶板设置的T肋开孔间距宜为300 mm～500 mm以满足自密实混凝土流动性，开孔大小可取直径6 0mm腰圆孔，开孔位置宜位于T肋与面板连接位置，构造如图5所示。
(T肋开孔实物) (腰圆孔大样)
标引序号说明：
1-腰圆孔
图
5 T肋开孔图 受压翼缘局部稳定
7.6.1
钢-混凝土界面连接构造采用焊钉或其它型钢连接件时，应符合JGJ/T 380的规定。
7.6.2
设置扁钢加劲肋的主体结构应进行受压区局部稳定性计算，可采用数值分析等方法。 钢壳混凝土结构脱空限值
7.7.1
钢壳混凝土结构中底板顶和顶板顶钢与混凝土之间的脱空高度不宜大于5 mm，分格脱空检测的分格尺寸可为300 mm×300 mm。T肋位置的分格需要以T肋为中心、骑跨T肋进行，300 mm的分格须保证在T肋两侧各150 mm。
7.7.2
骑跨T肋的单个分格(不连片)等效脱空高度>5 mm时，骑跨T肋的分格出现相邻的2个及以上分格等效脱空高度均>3 mm时，或非T肋位置的分格等效脱空高度>5 mm时需要注浆补强。
7.7.3
注浆补强材料可采用环氧树脂，注浆补强材料的强度等级不应小于主体结构自密实混凝土的强度等级。
7.7.4
脱空检测考虑采用冲击映像法和中子法，冲击映像法要求对底板顶和顶板顶进行100%检测，采用冲击映像法检测出“分格存在脱空>5 mm的单点或单个分格中脱空>3 mm的面积大于30%”时采用中子法进行复测。具体检测要求和方法按照附录A～附录C执行。 防火设计
7.8.1
管节主体结构耐火等级应为一级，并按RABT标准升温曲线要求，耐火极限不低于2 h。在耐火极限时间内，管节钢壳表面温度不大于300℃。橡胶止水带温度不应持续1h以上超过100℃或不应持续2 h以上超过70℃，且其最高温度不大于150℃。
7.8.2
根据相应火灾热释放率下隧道内温度空间分布明确隧道防火区域，隧道防火内衬保护应覆盖下列范围：
a)
隧道顶板以及顶板下不少于1 m范围内的侧墙部分(含加腋);
b)
沉管隧道管节接头等部位;
c)
安装隧道顶部风机、照明灯具的预埋件及转接件。
7.8.3
防火板与装饰板分界位置宜采用搭接的方式，装饰板应满足覆盖范围内的钢壳防火保护要求。
7.8.4
隧道防火内衬材料应符合下列要求：
a)
应满足设计火灾热释放率与隧道耐火极限的要求;
1
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b)
防火板材料测试指标应符合GB 28376的规定;
c)
陶瓷纤维类防火材料应符合GB/T 3003的规定。 最终接头
7.9.1
结构型式应综合考虑接头位置、水文地质、结构特点、施工条件、装备能力、工期、造价等因素统筹确定，可采用岸上最终接头或水中最终接头。
7.9.2
水中最终接头应选择水深浅、水流流向与流速基本稳定、泥沙含量少的区段实施，可采用管内推出式最终接头、整体吊装式最终接头等构造型式。
7.9.3
当最终接头临时防水采用M止水带、充气止水带时，其具体设计应通过专项研究确定。 结构健康监测
7.10.1
应根据沉管隧道全寿命周期成本、使用功能和构造特点等要求，开展运营期的健康监测方案设计。
7.10.2
健康监测点应符合可维、可达、适于长期监测的要求。监测点数量应考虑有冗余，钢结构腐蚀严重的部位宜适当增加布置点。
7.10.3
结构健康监测系统的设计使用年限应根据监测需要，并结合主体结构设计使用年限确定。
7.10.4
健康监测系统应具有数据采集、传输、存储、数据分析、安全预警、安全评估、损伤诊断、技术状况评定、专项评估等功能。
7.10.5
健康监测宜采用自动化监测与人工巡检相结合的方法。
7.10.6
当采用新型结构和特殊工艺时，宜增加专项监测内容。
7.10.7
沉降、接头张开量监测项目和频率等要求应按JTG/T 3371-01执行。
7.10.8
宜选择合适管节进行钢壳耐腐蚀监测。
7.10.9
结构健康监测系统应符合下列规定：
a)
系统设计使用年限应根据监测需要，并结合主体结构设计使用年限确定;
b)
结构健康监测系统应满足不同阶段的要求要求对结构监测系统的功能进行扩展;
c)
结构健康监测系统宜与运营管理系统统一考虑。
8 计算与分析 一般规定
8.1.1
钢壳混凝土管节结构应按承载能力极限状态的要求进行持久状况及偶然状况的构件承载力及钢-混凝土界面抗剪连接件剪力验算。
8.1.2
钢壳混凝土管节结构应按正常使用极限状态的要求进行持久状况的构件应力、钢-混凝土界面抗剪连接件剪力、构件变形验算。
8.1.3
钢壳混凝土管节结构应按短暂状况结构受力状态的要求进行施工期工况的应力验算和变形验算。 作用与组合
8.2.1
沉管隧道计算采用的作用应分为永久作用、可变作用和偶然作用。
8.2.2
沉管隧道计算的作用分类应符合表4的规定。
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表
4 作用分类
编号
作用分类
作用名称
1
永久作用
结构自重
2
压重混凝土
3
附加恒载
4
平均水位静水压力+全球海平面上升(海域)
5
竖向回填碎石压力+竖向土压
6
侧向回填碎石压力+侧向土压
7
侧墙负摩擦
8
混凝土收缩徐变
9
纵向不均匀地基刚度作用
10
可变作用
交通荷载
11
水位变化
12
温度变化
13
波浪荷载
14
系缆力、沉放吊点荷载
15
偶然作用
沉船、船撞荷载
16
落锚荷载
17
火灾作用
18
极端高水位和波浪
19
爆炸荷载
20
地震荷载(MDE)
8.2.3
作用取值和组合应按JTG/T 3371-01的规定执行。 结构计算
8.3.1
承载能力极限状态抗剪连接件设计的作用应包括钢结构与混凝土形成组合截面之后的各种永久作用和可变作用，可不考虑混凝土收缩、徐变的影响。
8.3.2
采用型钢抗剪连接件时，计算钢-混凝土界面上的水平剪力流应按线弹性分析法，并假设钢梁和混凝土板完全组合进行计算，同时不考虑负弯矩区混凝土开裂。钢-混凝土界面上单位长度水平剪力流??应按式(1)计算：
??=?c,Ed???un············································································ (1)
式中：
?c,Ed——形成组合截面之后作用于组合构件截面的竖向剪力;
??——受拉侧或受压侧钢板对组合截面中和轴的面积矩;
?un——组合构件的未开裂截面惯性矩。
当采用型钢抗剪连接件和焊钉抗剪连接件时，两者均为柔性连接件。当依据充分时，可按GB 50017中的塑性重分布设计方法，以弯矩绝对值最大点及支座为界限，划分为若干个区段，逐段进行均匀布置。
8.3.3
进行承载能力极限状态计算时，作用效应应采用其组合设计值;结构材料性能应采用其强度设计值。
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13
8.3.4
构件的承载能力极限状态计算，应满足式(2)的要求：
?0?≤? ·············································································· (2)
式中：
?0——结构重要性系数，按设计安全等级，一级、二级分别取用1.1、1.0;抗震设计不考虑结构的重要性系数;
?——作用(或荷载)效应的组合值(其中汽车荷载应计入冲击系数);
?——构件承载力设计值。
8.3.5
承载能力极限状态应按全截面塑性设计法进行验算，横断面设计应符合图6的流程要求，并符合下列规定：
a)
计算构件轴向承载力与正截面受弯承载力时，受力部分宜只考虑钢面板、混凝土，并进行相应部分验算;
b)
计算构件斜截面受剪承载力时，受力部分宜只考虑沿隧道横向布置的钢隔板、混凝土，并进行相应部分验算。当依据充分时，可考虑沿隧道纵向布置的钢隔板纳入计算;
c)
钢-混凝土界面抗剪验算时，受力部分宜只考虑抗剪连接件。当依据充分时，可考虑沿隧道纵向布置的钢隔板纳入计算。
图
6 横断面设计的流程图
8.3.6
结构设计应验算构件关键截面处的轴向承载力、正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力，关键截面宜选择跨中、端部弯剪受力较大处。变截面构件应进一步验算其控制截面的受力性能。
8.3.7
管节结构轴向承载力验算应符合下列要求：
结构分析模型设定(隧道横向管节受力框架)荷载条件设定不同工况下横向受力计算(轴力、弯矩、剪力)确定截面尺寸满足假定截面相关参数弯矩及轴力验算(钢面板厚度)剪力验算(钢隔板厚度)界面连接及稳定验算(连接件、加劲肋)满足满足不满足不满足不满足
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a)
钢壳混凝土管节结构的轴向受压承载力应按式(3)计算：
?cu=????+???? ······································································ (3)
式中：
?cu——钢壳混凝土构件轴向受压极限承载力(N);
??——钢壳混凝土构件截面钢板面积(mm2);
??——钢壳混凝土构件截面混凝土面积(mm2);
??——钢材强度设计值(MPa);
??——混凝土抗压强度设计值(MPa)。
b)
钢壳混凝土管节结构的轴向受拉承载力应按式(4)计算：
?tu=???? ············································································ (4)
式中：
?tu——钢壳混凝土构件轴向受拉极限承载力(N)。
8.3.8
管节结构正截面受弯承载力验算应符合下列要求：
a)
钢壳混凝土管节结构的正截面受弯极限承载力宜按图7所示的塑性方法进行计算，具体按式(5)～式(15)计算。
图
7 组合构件截面抗弯承载力计算示意图
??=???sC+????+???cw−???tw ····················································· (5)
??+??+??=??+?? ································································· (6)
??=???sC ············································································ (7)
??=?????? ·········································································· (8)
??=????? ··········································································· (9)
??=1.05???sT ······································································ (10)
??=??(ℎ?−??−??−?)?? ·························································· (11)
?sC=ℎ?−0.5??−0.5?? ······························································ (12)
??=ℎ?−??−0.5??−0.5? ··························································· (13)
?cw=?? ············································································ (14)
?tw=0.5(ℎ?−??−?) ······························································· (15)
式中：
CcCsTsxxCwTwyCysCycwytwhsbc=bs组合截面钢隔板受力混凝土受力钢面板受力
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15
??——钢壳混凝土构件正截面受弯极限承载力(N·mm);
??——受压区钢面板压力(N);
??——混凝土压力(N);
??——受拉区钢面板拉力(N);
??——受压区钢隔板压力(N);
??——受拉区钢隔板拉力(N);
?sC——受压区钢面板中心与受拉区钢面板中心的距离(mm);
?C——受压区混凝土中心与受拉区钢面板中心的距离(mm);
?cw——受压区钢隔板中心与受拉区钢面板中心的距离(mm);
?tw——受拉区钢隔板中心与受拉区钢面板中心的距离(mm);
?——受压区混凝土高度(mm)，通过式(6)的平衡关系求出;
??——钢材的抗拉、抗压强度设计值(MPa);
?sC——受压区钢面板面积，需考虑加劲肋面积一起算入(mm2);
?sT——受拉区钢面板面积，需考虑加劲肋面积一起算入(mm2);
?——受压区混凝土等效矩形图形系数，按GB/T 50010采用;
??——混凝土抗压强度设计值(MPa);
??——混凝土宽度(mm);
??——钢面板宽度(mm);
ℎ?——截面高度(mm);
??——钢隔板的厚度(mm);
??——受压区钢面板厚度(mm);
??——受拉区钢面板厚度(mm)。
b)
弯剪受力均较大截面应按8.3.5 的分离设计方法分别考虑截面受弯与受剪承载力，此时受弯计算时不考虑钢隔板贡献，按??=0计算。
8.3.9
斜截面受剪承载力应按式(16)～式(29)验算：
??=?truss+?web ···································································· (16)
?truss=?ut≤?uc ····································································· (17)
?web=???? ········································································· (18)
?ut=???2?1(????+????1)????? ····················································· (19)
?vud=?????(1.25??12,0.1879??12??????)≤7.8 ??? ···································· (20)
??=1/√??/ℎ?≤1 ·································································· (21)
?uc=?vud??? ········································································ (22)
??=(1000/ℎ?)14≤1.5 ······························································· (23)
??=(100??)1/3≤1.5 ······························································· (24)
??=5/(1+???2?) ·································································· (25)
??=?sT/(??ℎ?) ····································································· (26)
??2+3??????2?1+3?2=??2 ························································· (27)
??=?uc?ut??≤?? ······································································· (28)
当θ、?1取建议值时：
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16
? = − √3??
4
+
√12??
2−
21
4
??
2
6
······························································· (29)
式中：
??——钢壳混凝土构件斜截面受剪极限承载力(N);
?truss——钢壳混凝土构件组合桁架抗剪模型(图8)受剪极限承载力(N);
?uc——组合桁架抗剪模型中混凝土斜压杆破坏极限承载力(N);
?ut——组合桁架抗剪模型中钢隔板拉杆破坏极限承载力(N);
?vud——组合桁架抗剪模型中混凝土斜压杆的剪切强度设计值(MPa);
??——混凝土宽度(mm);
?——混凝土受剪区高度，取压应力合力的作用位置到受拉区钢面板之间的距离(mm)，当截面主
要由受剪控制时，可简化取为混凝土高度;
??——考虑钢隔板布置间隔对抗剪承载力的影响而设置的系数;
??——混凝土的抗压强度设计值(MPa);
??——考虑尺寸效应的系数;
??——考虑含钢率的系数;
??——考虑斜压角的系数;
ℎ?——截面高度(mm);
??——受拉区钢面板含钢率;
?sT——受拉区钢面板面积，需考虑加劲肋面积一起算入(mm2);
??——钢隔板间距(mm);
??——钢材的抗拉、抗压强度设计值(MPa);
??——钢隔板的厚度(mm);
?——混凝土斜压杆斜压角，基于国内外规范和试验研究结果，建议取30°;
?1——钢隔板斜拉角，基于国内外规范和试验研究结果，建议取60°;
?web——钢壳混凝土构件钢隔板纯剪机制(图9)受剪极限承载力(N);
?——钢隔板纯剪应力(MPa);
??——组合桁架抗剪模型在钢隔板中产生的斜向拉应力(MPa)。
图8 组合桁架抗剪模型示意图
图9 钢隔板纯剪机制示意图
钢隔板应力
a1
q
z
zcotq zcota1
裂缝
裂缝斜截面
P
P/2 P/2
纯剪
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8.3.10
采用型钢连接件和焊钉连接件作为主要界面抗剪措施时，应按下列方法设计。
a)
计算界面上连接件配置数量可将界面剪力按包络图分段计算，求出每个区段上单位长度纵向剪力流?1di(或该区段的最大值)和区段长度li，连接件在该区段内均匀布置(图10)。
b)
当按区段单位长度纵向剪力平均值进行设计时，单个连接件所受到的最大剪力不应大于其抗剪承载力的1.1倍，同时每个区段内纵向剪力之和不应大于所有连接件的抗剪承载力之和。
c)
每个区段内连接件的个数宜由式(30)计算确定：
??=?1di???su ········&middo