DB21/T 3165-2019 钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程

辽宁省地方标准

DB21/T3165-2019

备案号J14783-2019

钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程

Technicalspecificationforprecaststeelfiber

reinforcedconcretesegments

（备案稿）

2019-07-30发布2019年-08-30实施

辽宁省住房和城乡建设厅

辽宁省市场监督管理局联合发布

辽宁省住房和城乡建设厅文件

辽住建科〔2019〕19号

辽宁省住房和城乡建设厅关于发布辽宁省

地方标准《钢筋钢纤维混凝土预制管片

技术规程》的公告

由沈阳地铁集团有限公司会同有关单位编

制的《钢筋钢纤维混凝土预制管片技术规程》业

经审定，批准为辽宁省地方标准，编号为DB21/T

3165—2019,现予以发布，自2019年8月30日起

实施。

本规程由辽宁省住房和城乡建设厅负责管

理，沈阳地铁集团有限公司负责解释。

辽宁省住房和城乡建设厅

2019年7月30日

1

前言

根据《辽宁省质量技术监督局关于下达2017年第一批辽宁省

地方标准制修订项目计划的通知》辽质监发[2017]62号的要求，

规程编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际

标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定（修订）

本标准规程。

本规程的主要技术内容是：钢筋钢纤维预制管片的设计、制

造与施工等一系列规定。

本规程共分9章，包括：总则、术语和符号、基本设计规定、

材料、结构计算、承载能力计算、构造规定、施工阶段承载力验

算、管片制造与施工

本规程发布实施后，任何单位和个人如有意见或建议均可通

过来电来函反馈，我们会认真答复，并认真处理，根据实际情况

依法进行评估及复审。

归口管理部门辽宁省城乡和住房建设厅，通信地址：辽宁省

沈阳市和平区太原北街2号，联系电话：024-23448611

主编单位：沈阳地铁集团有限公司，通信地址：沈阳市沈河

区东滨河路28-3，联系电话：024-24082122

本规程主编单位：沈阳地铁集团有限公司

本规程参编单位：西南交通大学

北京城建设计发展集团股份有限公司

中国铁路设计集团有限公司

辽宁省交通规划设计院有限责任公司

中铁第六勘察设计院集团有限公司

2

贝卡尔特应用材料科技（上海）有限公司

亚泰集团沈阳现代建筑工业有限公司

中铁九局集团有限公司

本规程主要起草人员：高云胜李志业杨秀仁王志杰

鲁卫东韩玉珍仝学让许燕峰

孙斌任昕钟雪朱占国

王瑞峰于奇李海锋冯高飞

储柯钧张超王洋郭帆

张彤张毓滨唐文珺崔凤军

万明富陈琪李立谭小兵

关永平李伟赵伟李敬余

杨跃张鹏李瑞尧徐旭炜

李昭刘若愚于鹤然罗敏

陈铁卫徐君祥刘岳英王晓光

王越高登梁志勇杨成蛟

吴迪贾旭平张建国刘志世

冯万慧生金文韩子安徐楷

本规程主要审查人员：陈湘生赵霄龙罗章波由世岐

杨思忠阎磊乔国刚

3

目次

1总则........................................1

2术语和符号.......................................2

2.1术语................................................2

2.2符号................................................3

3基本设计规定..........................................6

3.1一般规定............................................6

3.2承载能力极限状态计算................................7

3.3正常使用极限状态验算...............................10

4材料.................................................12

4.1钢纤维.............................................12

4.2钢纤维混凝土.......................................13

5结构分析.............................................15

5.1基本规定...........................................15

5.2荷载作用...........................................15

5.3管片横向内力计算...................................16

5.4管片变形计算.......................................18

5.5管片接头螺栓强度计算...............................19

6概率极限状态设计....................................20

6.1一般规定...........................................20

6.2承载能力极限状态计算...............................20

6.3正常使用极限状态验算...............................26

4

7构造规定.............................................28

7.1一般规定..........................................28

7.2管片构造..........................................29

8施工阶段承载力验算...................................31

8.1一般规定..........................................31

8.2临时荷载承载力验算.................................32

8.3盾构顶推力计算.....................................36

9管片制造与施工.......................................42

9.1一般规定..........................................42

9.2配合比设计及拌合物.................................42

9.3材料投放和搅拌.....................................43

9.4浇筑、振捣及养护...................................43

9.5弹性密封垫与缓冲垫的粘贴...........................44

9.6管片施工..........................................44

9.7检验和验收.........................................45

附录A残余抗弯拉强度测试方法（切口梁法）...............49

附录B钢纤维混凝土盾构管片设计不同极限状态抗拉强度.....58

附录C预制管片承载力检验试验方法标准...................62

本规范用词说明.........................................68

引用标准名录...........................................69

附：条文说明...........................................71

5

Contents

1GeneralProvisions………1

2TermsandSymbols……………………2

2.1Terms……………………2

2.2Symbols…………………3

3GeneralRequirements………………6

3.1General………………6

3.2UltimateLimitStates……………7

3.3ServiceabilityLimitStates……………………10

4Materials…………………12

4.1SteelFibre………………12

4.2SteelFiberReinforcedConcrete…………13

5StructuralAnalysis…………………

15

5.1General…………………15

5.2Load………………………15

5.3CalculationofSegmentsTransverseInternalForce……………16

5.4CalculationofSegmentsDeformation…………………18

5.5CalculationofSegmentsJoint………………19

6ProbabilisaticLimitStatesDesign……………20

6.1General…………………20

6.2CalculationofCapacityatUltimateLimitStates…20

6.3CheckingofCapacityatServiceabilityLimitStates…………26

7DetailingRequirements……………28

5

7.1General…………28

7.2SegmentsDetailing…………29

8CheckingofCapacityintheConstructionStages……31

8.1General…………………31

8.2CheckingofTemporaryLoadCapacity………………32

8.3CalculationofSheildThrust………………36

9SegmentsProductionandConstruction……42

9.1General………………42

9.2DesignofMixProportionandMixture………………42

9.3DosingandMixing………………43

9.4Pouring,VibratingandCuring……………43

9.5StickingofElasticGasketandCushion……………44

9.6SegmentsConstruction…………………44

9.7InspectionandAcceptance……………45

AppendixAResidualFlexuralTensileStrength

TestMethod(MethodofNotchedBeam)…………49

AppendixBTensileStrengthofSteelFiberReinforcedConcrete

SegmentsatDifferentLimitStates…………………58

AppendixCTestMethodStandardofCheckingPrecastSegments

Capacity……………62

ExplanationofWordinginThiscode………………68

ListofQuotedStandards…………………69

Addition：ExplanationofProvisions………………71

6

1总则

1.0.1为在钢筋钢纤维混凝土的管片设计和施工中贯彻执行国

家的技术经济政策，做到安全可靠、经济适用、技术先进、保证

质量，制定本规程。

1.0.2本规程主要依据国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》

GB50153、《混凝土结构设计规范》GB50010和《盾构法隧道施工

及验收规范》GB50446等标准的原则制定。

1.0.3本规程适用于配置受力钢筋的钢纤维混凝土预制管片的设

计、制造与施工。

1.0.4钢筋钢纤维混凝土管片的设计和施工除应遵守本规程外，

尚应符合所属行业相关国家标准和行业标准的规定。

1

2术语和符号

2.1术语

2.1.1钢纤维steelfiber

用钢质材料经加工制作的短纤维。

2.1.2钢纤维混凝土steelfiberreinforcedconcrete

掺加适量、均匀分布的钢纤维作为增强材料的混凝土。

2.1.3钢筋钢纤维混凝土预制管片precaststeelfiberreinforced

concretesegmentwithrebars

配有受力钢筋的钢纤维混凝土预制管片（本文中简称为钢筋

钢纤维管片）。

2.1.4钢纤维等效直径equivalentdiameterofsteelfiber

异形、非圆形截面的钢纤维按等面积原则折算为圆形截面后

的计算直径。

2.1.5钢纤维长度lengthofsteelfiber

钢纤维外端部之间的距离。

2.1.6钢纤维延展长度developedlengthofsteelfiber

异型钢纤维在保持横截面尺寸不变的条件下，展直后的长度。

2.1.7钢纤维长径比aspectratioofsteelfiber

钢纤维的长度与直径或等效直径的比值。

2.1.8纤维体积掺量fractionoffiberbyvolume

2

单位体积纤维混凝土中所含纤维的质量。

2.1.9预切口张开位移（CMOD）crackmouthopening

displacement

长方体三点弯曲试件受中心荷载F，由传感器测得试件下端预

切口处张开的水平位移值，简称CMOD。

2.1.10极限弯拉强度limitofproportionality

长方体三点弯曲试件发生CMOD在0～0.05mm范围内最大荷

载FL对应的试件切口顶端应力，也称极限拉应力。

2.1.11残余弯拉强度residualflexuraltensilestrength

长方体三点弯曲试件受中心荷载Fj，对应于试件切口顶端张

开的水平位移值CMODj（CMODj>CMODFL，j=1，2，3，4表示

不同的CMOD位置）或切口处竖向位移δj（此处δj>δFL）的切口

处截面顶端拉应力。

2.1.12钢纤维混凝土承载力极限状态抗拉强度steelfiber

reinforcedconcretetensilestrengthofULS

钢纤维混凝土达到承载力极限状态规定的应变时，截面受拉

区的拉应力。

2.1.13钢纤维混凝土正常使用极限状态抗拉强度steelfiber

reinforcedconcretetensilestrengthofSLS

钢纤维混凝土达到正常使用极限状态规定的裂缝宽度时，截

面受拉区的拉应力。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

3

,——按基本荷载组合计算的轴向力设计值、正截面弯矩

NfuMfu

设计值；

Nfq,Mfq——按荷载准永久组合计算的轴向力设计值、正截面

弯矩设计值；

Vfcs——斜截面剪力设计值；

V——钢纤维混凝土受剪承载力设计值；

fc

Vs——箍筋受剪承载力设计值；

Vc——混凝土受剪承载力设计值；

V——钢纤维混凝土受剪承载力设计值；

f

F——钢纤维混凝土局部受压承载力；

flu

F——混凝土局部受压承载力；

lu

F——钢筋钢纤维混凝土板局部受冲切承载力；

fpu

F——钢筋混凝土板受冲切承载力；

pu

w——按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算的

fmax

钢筋钢纤维混凝土管片最大裂缝宽度；

wmax——按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算的

钢筋混凝土管片最大裂缝宽度；

sk——纵向受拉钢筋应力或等效应力。

2.2.2材料性能

、——钢纤维混凝土轴心抗压强度标准值、设计值；

ffckffc

f

ck、fc——混凝土轴心抗压强度标准值、设计值；

4

fftk、fft——钢纤维混凝土抗拉强度标准值、设计值；

ftk、ft——混凝土抗拉强度的标准值、设计值；

fftm——钢纤维混凝土极限弯拉强度设计值；

fftuk、fftu——钢纤维混凝土构件达到承载能力极限状态时抗

拉强度标准值、设计值；

fftsk、ffts——钢纤维混凝土构件达到正常使用极限状态时抗

拉强度标准值、设计值。

2.2.3几何参数

lf——钢纤维长度；

df——钢纤维直径或等效直径。

5

3基本设计规定

3.1一般规定

3.1.1钢筋钢纤维管片设计应包括下列内容：

1结构方案设计，包括管片选型、分块及拼装方式；

2作用及作用效应分析；

3管片结构的极限状态设计；

4管片接头构造及连接方式；

5耐久性设计；

6管片预制及施工的要求；

7满足特殊要求结构的专门性能设计。

3.1.2钢筋钢纤维管片的设计使用年限应为100年。

3.1.3钢筋钢纤维管片设计应符合下列基本假定：

1加载前后结构构件截面应变分布保持为平面；

2钢筋应变应与周围混凝土应变相同；

3极限状态设计时应计及钢纤维混凝土抗拉强度；

4钢筋的应力应变关系应符合国家标准《混凝土结构设计规

范》GB50010中的规定；

5钢纤维混凝土的应力-应变关系应符合本规程附录B的规定。

3.1.4钢筋钢纤维管片设计应采用以概率理论为基础的极限状态

法，并应对承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行计算。

6

3.1.5钢筋钢纤维管片应对施工各阶段进行结构强度验算。

3.1.6钢筋钢纤维管片的耐久性应符合国家标准《混凝土结构设计

规范》GB50010及《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476

的规定。用于四、五类环境的钢筋钢纤维管片应采取可靠的防

腐蚀强化措施。

3.2承载能力极限状态计算

3.2.1对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计

算荷载组合的效应设计值，并应按下式进行计算：

0Sd≤Rd(3.2.1)

式中：0

——重要性系数，按《混凝土结构设计规范》GB50010

的规定采用；

Sd——荷载基本组合或偶然组合的效应设计值，包

括组合的弯矩、剪力和轴力设计值等；

Rd——承载力设计值。

3.2.2钢筋钢纤维管片承载力设计值应采用下式计算：

(3.2.2)

式中:Rf()——以《混凝土结构设计规范》GB50010的规定为基

础，考虑钢纤维影响的钢筋钢纤维管片承载力

计算函数；

7

ffc——按本规程4.3节的方法确定的钢纤维混凝土轴心

抗压设计强度；

钢筋设计强度，按《混凝土结构设计规范》

fy——

GB50010的规定采用；

——几何参数的标准值，按《混凝土结构设计规范》

k

GB50010的规定取值；

fft——对应于正常使用极限状态或承载能力极限状态的

钢纤维混凝土抗拉强度设计值，按本规程附录B

的规定取值；

——钢纤维方向性系数

3.2.3荷载基本组合的效应设计值Sd应按下式计算确定：

mn

SSS

dGjGjkQiLiQik

ji11(3.2.

3)

——第j个永久荷载的分项系数，按本规程表3.2.5的

式中：Gi

规定取值；

——第i个可变荷载的分项系数，按本规程表3.2.5的

Qi

规定取值；

——第i个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数，设

Li

计使用年限100年取值1.1；

SGjk——按第j个永久荷载标准值Gjk计算的荷载效应值；

SQik——按第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；

8

m——参与组合的永久荷载数；

n——参与组合的可变荷载数。

3.2.4荷载效应偶然组合的设计值Sd应按下列公式计算确定：

m

SSSS

dGjGjkEHEHKEVEVK

地震组合：j1(3.2.4-1)

m

人防组合：SSS

dGjGjkC(3.2.

j1

4-2)

式中：、

EHEV——水平和竖向地震作用分项系数,应按本标

准表3.2.7的规定取值；

SEHK、SEVK——水平和竖向地震作用效应值,应按本标准

表3.2.7的规定取值；

Sc——人防荷载作用效应值。

3.2.5永久荷载的分项系数应按下表采用。

表3.2.5永久荷载分项系数

9

适用情况

当作用效应对承载当作用效应对承载

力不利时力有利时

作用分项系数

ϒG1.3≤1.0

ϒQ1.50

3.2.6水平和竖向地震作用分项系数的确定应符合下表的规定。

表3.2.6地震作用分项系数

水平地震作用竖向地震作用分

地震作用

分项系数EH项系数EV

仅计算水平地震作用1.3—

同时计算水平与竖向地

1.30.5

震作用（水平地震为主）

同时计算水平与竖向地

0.51.3

震作用（竖向地震为主）

10

3.3正常使用极限状态验算

3.3.1对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载

准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计：

（3.3.1)

式中：S——正常使用极限状态荷载组合的效应设计值；

C——钢筋钢纤维管片达到正常使用要求所规定的变形、

应力、裂缝宽度等的限值。

3.3.2荷载准永久组合的效应设计值Sd应按下列公式计算确定：

(3.3.2)

式中：qi——第i个可变作用的准永久值系数。

3.3.3钢筋钢纤维管片的最大计算裂缝宽度允许值应根据隧道所

处环境和防水措施确定；处于一般环境中的结构，按荷载准永久

组合并计及长期作用影响计算时，钢筋钢纤维混凝土管片最大计

算裂缝宽度允许值不应大于0.2mm；处于冻融环境或化学侵蚀环

境等不利条件下的结构，其最大计算裂缝宽度允许值应符合国家

标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476的规定。

11

12

4材料

4.1钢纤维

4.1.1钢纤维应选用高强钢丝切断型钢纤维。其掺量应满足钢纤

维混凝土盾构管片设计承载力要求的强度和耐久性等指标要求。

4.1.2钢纤维长度不宜小于粗骨料最大粒径的2.5倍，长度宜为

50mm60mm,直径（或等效直径）宜为0.5mm0.9mm，长径比宜为

6080。

4.1.3钢纤维的抗拉强度应不低于1000级，宜选用1300级及以

上的钢纤维。

4.1.4钢纤维的尺寸和强度质量要求应符合表4.1.4的规定。其

它的质量要求应符合行业标准《混凝土用钢纤维》YB/T151的规定。

表4.1.4钢纤维的尺寸及强度允许公差

特性样本公差均值公差

长度或伸展长度lf±3mm±5%

直径df±0.02mm±0.015mm

抗拉强度Rm，±10%±7.5%

长径比λf±15%±7.5%

4.1.5其他原材料应符合相应规范。

13

4.2钢纤维混凝土

4.2.1钢纤维混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

立方体抗压强度标准值应符合国家标准《混凝土结构设计规范》

GB50010的规定，按同强度等级混凝土标准值选用。用于钢纤维

混凝土管片的混凝土基体强度等级不应低于C50。

4.2.2钢纤维混凝土的受压和受拉弹性模量、剪切模量、泊松比、

线膨胀系数等，应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010

的规定，按同强度等级混凝土规定值选用。

4.2.3钢纤维混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度取值应符合

国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定，按同强度等级

混凝土规定值选用。

4.2.4钢纤维混凝土管片不同承载能力极限状态抗拉强度值的确

定应符合以下规定。

1残余抗拉强度应通过试验确定，试验方法应符合本规程附

录A的规定。

2当无试验数据时可在表4.2.4给出的范围内取值，且应满

足本节4.2.5条的规定。

表4.2.4钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值（N/mm2）

强度钢纤维混凝土残余弯拉强度标准值

fR1k2.102.402.703.003.303.603.904.204.504.805.10

fR3k2.102.402.703.003.303.603.904.204.504.805.10

表中：——CMOD为0.5mm时残余弯拉强度标准值，用本规程

附录A的试验方法获得;

14

——CMOD为2.5mm时残余弯拉强度标准值，用本规程

附录A的试验方法获得；

3承载能力极限状态和正常使用极限状态抗拉强度标准值和

设计值应按本规程附录B的规定计算。

4.2.5用于钢筋钢纤维混凝土管片的钢纤维混凝土残余弯拉强度

应满足以下要求。

(4.2.5-1)

(4.2.5-2)

式中：——钢纤维混凝土极限弯拉强度标准值，用本规程附

录A的试验方法获得。

4.2.6钢纤维混凝土配合比试配应采用工程实际使用的原材料，

进行钢纤维混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性试验。

4.2.7钢纤维混凝土拌合物应具有良好的工作性，不得离析、泌

水和钢纤维结团，并满足设计和生产要求。拌合物性能的试验方

法应符合国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》

GB/T50080的规定。

15

5结构分析

5.1基本规定

5.1.1盾构隧道结构的计算模型应根据地层情况、衬砌构造特点

及施工工艺等确定，宜考虑衬砌与地层相互作用及装配式管片衬

砌接头的影响。

5.1.2钢筋混凝土管片应进行承载能力极限状态计算和正常使用

极限状态检算，最大裂缝宽度应符合本规程第3.3.3条的规定。

偶然荷载组合计算时可不验算裂缝宽度。

5.1.3当结构上部存在不对称荷载时，应按上部荷载分布情况计

算竖向荷载。

5.1.4隧道设计应按施工期间和正常使用期间可能出现的最高水

位和最小覆盖层厚度进行抗浮稳定验算，按可能出现的最低水位

和最大覆盖层厚度计算荷载基本组合的效应设计值。

5.2荷载作用

5.2.1盾构隧道的设计荷载应符合国家标准《建筑结构荷载规范》

GB50009、《地铁设计规范》GB50157或相关行业技术规范等的规

定。

5.2.2隧道地震荷载应按国家标准《城市轨道交通结构抗震设计规

范》GB50909或相关行业技术规范的规定执行。

16

5.2.3人防荷载应按国家标准《人民防空工程设计规范》GB50225

及行业标准《轨道交通工程人民防空设计规范》REJ02的规定计

算确定。

5.3管片横向内力计算

5.3.1隧道横向内力计算应分别选取隧道顶覆土最厚（薄）、水压

力最大（小）、存在超载或偏压、隧道穿越地层条件突变处等位置

进行。

5.3.2管片衬砌与地层间的相互作用计算应符合下列规定：

1管片衬砌与地层间的相互作用宜采用假定抗力法或地基弹

簧法进行模拟；

2采用假定抗力法时，管片衬砌与地层间的相互作用应假定

为位于隧道两侧的三角形分布的地层抗力；

3采用地基弹簧法时，管片衬砌与地层间的相互作用应采用

受压地基弹簧模拟，地基弹簧刚度应根据地质勘察资料取值。

5.3.3隧道管片横向内力计算模型可采用匀质圆环模型、梁‐弹

簧模型等。

5.3.4当采用基于匀质圆环模型的修正惯用法进行管片衬砌计算

时，应符合下列规定：

1该计算模型应适用于错缝拼装的管片衬砌隧道；

2管片衬砌应等效为截面刚度相同的匀质圆环；

3计算时应考虑管片接头效应对整体刚度进行折减；

4管片的内力应计及环间接缝对内力传递的影响；

5衬砌环整体刚度折减系数η和接头弯矩传递系数ξ可分别

17