第六章隧道结构计算讲义总结

隧道工程第6章隧道结构计算重庆交通大学隧道及岩土工程系2012年10月本章学习要求：（1）熟悉公路隧道的荷载类型及其隧道结构的计算模型简化方法；（2）掌握半衬砌和曲墙式衬砌结构内力计算方法；（3）了解公路隧道的数值分析方法。第6章隧道结构计算6.1概述6.2隧道衬砌上的荷载类型及其组合6.3半衬砌的计算6.4曲墙式衬砌计算6.5直墙式衬砌计算6.6衬砌截面强度验算6.7单元刚度矩阵6.8结构刚度方程6.1概述1、隧道结构环境及其简化2、隧道结构体系的计算模型1、赤隧浇道意结单构毅环乌境汇及滔其供简敌化⑴我隧沟道叫结印构洪与注地宴面从结奔构仪的厌区漏别隧志道汤结寺构王工均程貌特颗性袭、礼设状计补原酬则暗和左方邻法团与光地连面宰结翻构果完锐全节不律同⑴笑隧要道据结清构恳与旧地妇面取结庙构航的贸区丝式别●隧道袭结构霉是由周边修围岩和丽支盘护夺结喇构剖两糟者筑组并成迅共鞋同符的竭并恐相中互妈作棍用迈的兄结颗构季体烛系●坏周月边该围内岩狭在泛很欠大禽程历度踩上亭是脾隧焦道唱结作构承载痰的主韵体●逝隧道碑衬砌间的设缎计和症计算柴应结面合围国岩什自逼承夹能跪力进行慨，保帆证使码用寿佛限内体的安尾全度⑴惑隧猫道法结朴构浑与肉地伶面晃结上构岂的告区瞎别⑵津隧为道话结歉构夹计停算岁的年简闸化腥问岭题根据变实际瓣环境背和边竟界条抚件如佛何荷简军化啄对忙计斗算伏结纽奉果搂影惑响环非伞常恒重栗要根据怀实际弃环境推和边六界条馒件根盼据勺实灿际预环技境你和点边点界劫条茄件根据层实际哀环境背和边堤界条新件⑵迷隧委道元结汤构哭计货算羊的煮简滥化集问隶题⑵弱隧落道展结不构背计亩算苹的概简庙化铲问译题●在钞十卫九胖世经纪赖末疗，缠隧栋道惭衬维砌累结谋构利是赴作芒为超静甜定弹旨性拱计算泻的，脑但仅万考虑印作用慌在衬祸砌上假的围叫岩压储力，薯忽视逮了围津岩对辈衬砌杏的约让束作馋用●弹性弊抗力：衬层砌在变受力易过程密中的鸣变形用，一姓部分瘦结构来有离抓开围降岩形当成“暂脱离坟区”按的趋败势，泥另一辉部分搏压紧阿围岩奔形成症所谓灾“抗折力区额”，辈在抗务力区看内，约束熄着衬户砌变甲形的牲围岩宅相应臂地产馅生被好动抵科抗力⑵贷隧道呼结构肆计算供的简伐化问讯题●僻进哗入棕本述世恭纪溉后晋，蝇通惯过滋长发期秃观坝测医，割发凉现哗围纵岩夕不野仅招对静衬喘砌装施获加驻压闸力貌，互同恐时辉还约束皆着衬晨砌的箱变形。围南岩对乘衬砌睛变形妙的约汽束，对绍改尊善欧衬红砌绪结修构沾的爱受令力备状捷态搭有践利，骑不点容肌忽灵视⑵垫隧道蹦结构载计算底的简森化问哭题⑶捏局坚部变按形理零论和消共同柏变形伙理论●牙局诊部涌变掠形半理辽论情：堆是徐以粱温匠克睬尔（E衬.都W颤i揪n双k贫l显e申r）假定词为基房诚础的剪。它论认为青应力仰和变饼形之滔间呈线央性历关用系，即缎为围骗岩找弹处性厅抗具力崇系顷数●壳共同唤变形右理论游把围姜岩视集为弹访性半撒无限践体，考虑乳相邻院质点熟之间岗变形暖的相课互影基响。⑶奴局帮部变凯形理大论和热共同窑变形职理论2、滩隧静道挪结悠构醋体刷系跪的碰计释算拔模迟型计算烤模型托的如眠何建幸立？隧道冶结构西计算依如何兆简化岩？不同四简化州计算挠结果茄差异球大！2、隧容道结桃构体炼系的注计算富模型国娇际躁隧英道述协培会(I般TA毙)认为际，目惨前采样用的抚地下京结构坛设计云方法弱可以罚归纳戏为以忠下4种阻设仓计午模遮型：●禁以奔工确程代类洪比爆为洲主病的经验急设计肿法；●逆以现栋场量烫测和挎试验泛为主玩的实用踏设计纺法●荷载—结员构并模督型方足法●岩蒜体吊力性学办模喷型方法芬，包乓括解阵析法喂和数稳值法简。2、并隧文道爬结胶构去体竞系温的咬计误算萄模侦型从各明国的莫地下销结构睁设计尝实践往看，烟目前悉主要袄采用康两类来计算鼻模型剖：●运一类晕是以足支晃护昼结喊构违作藏为举承知载慢主坚体，结娇构力辞学模哪型，娘又称沟为荷凳载－迷结构杀模型方；●泽另南一墙类吼则除相葬反辞，浩视围岩音为承赤载主围体，支寸护结荡构则台为约铜束围尖岩变尖形的侵模型洞，毅即岩践体力勉学模或型或鉴称为益围岩—结债构症模顺型趋。6星.校2隧蹲道很衬揉砌培上厅的子荷贞载忙类鬼型1、淡隧喜道为结柔构覆上炉的基斗本茎荷拖载2、隧类道结购构上委的荷秋载及双其类蜘型1、基厉本荷荒载（1）克围宵岩破压土力（2）结妨构自续重力2、隧畅道结导构上庙的荷浇载及录其类丛型按韵其扇性约质轧可段以汤区降分肾为轻两风大狠类:●主动习荷载是很主场动防作下用圾于膝结吹构库、堪并嫩引糕起梢结钉构辫变乘形朱的秤荷砍载超；●被动袖荷载是因傅结构集变形暑压缩恩围岩宜而引卫起的拉围岩翠被动畏抵抗尺力，蹲即弹水性抗齐力，津它对渗结构炊变形载起限忆制作驰用。2、隧岗道结骂构上乌的荷磨载及凝其类深型《公路轧隧道避设计调规范》围J矩T磁G铅D题7画0恭-怀2法0塞0使4将蜡隧念道真结层构拌上倚荷士载艳仿妥照数桥甘规腰分吩为引：●永久劳荷载●可变忌荷载●偶然衡荷载编号荷载类型荷载名称1永久荷载（恒载）围岩压力2结构自重力3填土压力水压力4混凝土收缩和徐变影响力5可变荷载基本可变荷载公路车辆荷载，人群荷载6立交公路车辆荷载及其所产生的冲击力和土压力7立交铁路列车活载及其所产生的冲击力和土压力8其它可变荷载立交渡槽流水压力9温度变化的影响力10冻胀力施工荷载11偶然荷载落石冲击力12地震力隧规P2凳8：扮表6.调1.约1作神用锈在蓬隧闪道榆结各构再上暑的住荷铁载荷载屋组合婶：●结牲构虏自冰重姥＋脱围编岩朗压国力猛＋津附蜻加培恒惠载（泳基凤本崇）●结肉构毒自芝重切＋塞土孟压茧力揉＋速公尸路碍荷挖载虽＋如附弯加高恒北载●结构躺自重持＋土筒压力奶＋附么加恒秤载＋券施工牛荷载＋辟温想度元作谊用逗力●结构议自重宏＋土完压力围＋附寇加恒即载＋届地震领作用附宰加勤恒恢载名：馅伴敏随幕隧凤道督运统营即的扬各侮种讯设策备蒙设室施已的才荷银载孔等童。6.食3半衬如砌的常计算拱圈油直接竖支承呢在隧抵道围激岩侧室壁上梨时，秤称为正半衬电砌●挂适合辆于坚田硬和系较完给整的感围岩(气Ⅱ、Ⅲ级)；6劲.掉3半衬缴砌的冲计算⑴耗在垂飞直荷猫载作性用下覆拱圈图向隧淡道内夕变形唉为自停由箭变灭形，不扣产生悔弹性躺抗力宴；1、基某本假久定⑵稼拱墙脚拍产黄生角位比移和瞒线位喇移，隶并姿使帮拱角圈处内闷力伯发慨生愚改啄变迈，馅计芬算喘中役除敏按资固找端塔无椒铰把拱戒考赢虑僻外算，盼还锤必央须款考锁虑飞拱暮脚雄位垒移肠的案影塘响⑶炮拱辰脚没那有擦径您向超位好移，皱只侮有配切筹向崭位刻移资；⑷悼对称亮的垂刺直分炕位移录对拱躁圈内趁力不裂产生先影响趁；⑸滨拱脚绑的转腿角晚和参切向慌位移委的水例平分壤位移抖是必够须考哲虑的1、基炸本假逐定2、断基港本脚结桑构式中湾：倘是析单位牌变位典，即眼在基茶本结叨构上道，因勺作用额时，划在括方向编上所摩产生势的变规位；鹿为荷窃载变池位，此即基幼本结打构因参外荷抓载作返用，治在爆方羡向的蝇变位庄；f为拱保圈的低矢高飞；3、正伸则方因程2、肥单涨位工变市位仿及趣荷窗载楚变领位隆的斥计挤算由统结秤构右力票学局求类变赵位寄的否方蕉法亭（机轴亲向微力井与缎剪述力萌影划响肆忽挪略袄不丙计卸）款知叔道眨：2、单智位变彻位及圣荷载例变位框的计唐算在很型多情淘况下庙，衬贡砌厚扣度是不改变胃的，乖给积与分带途来不残便，弓这时姻可将架拱圈齐分成缓偶数钓段，交用抛视物线躁近似具积分线法代交替。3、买拱肝脚候位获移炸计绕算⑴垫单位肌力矩根作用顺时⑵膨单虾位裂水浸平柄力坊作宇用折时单盯位哑水谈平热力剥可去以沾分窜解友为佛轴洲向零分弓力辫和聪切闸向冶分杆力待，傻计朵算将时灵只恰需漫考孩虑阶轴投向皂分钥力竖的糊影洁响滋，赤作淡用庭在疲围扣岩咽表踩面问的断均援布跳应跳力燃和提拱岂脚桨产喉生序的山均使匀烧沉悉陷冰为百：的华水肥平捉投误影尚即送为替点a的水侨平位虚移典，均筝匀沉崇陷时拢拱脚体截面闻不发双生转载动，这则有卵：（3）外东荷新载昂作熟用贿时在茅外般荷抗载专作级用索下触，葵基尊本糠结白构肆中延拱孝脚乳点热处岛产套生密弯戏矩寨和勒轴勇向失力调，偿如乞图辞所苗示俗，焰拱碑脚背截圾面绣的后转鼓角睡和竹水舍平铲位韵移咽为性：(厕4底)拱脚驼位移拱脚殿的最参终转很角扩和露水平罩位移提可分逝别考植虑和迷外证荷比载织的啦影掘响扛，途按摘叠腥加抚原朵理拨求水得样，袋可酬表佳示见为奏：4拱控圈鞋截殿面闸内梯力将以牙上两页组方剥程代己入正课则方筒程可诵得：令则仍任陡意跳截谷面太处乘的抱内拴力功为6革.饺4曲视墙双式碌衬疏砌眨计用算●常兄用容于Ⅳ～Ⅵ级围累岩；●拱圈铸和曲箭边墙服作为酱一个尘整体智按无堪铰拱帖计算；●施工禁时仰疏拱是歇在无肃铰拱满业已谢受力汪之后劳修建艳的，绒不考蹈虑仰讨拱对哄衬砌叮内力赖的影行响；1计延算蹈假暑设⑴吸在唉主娱动树荷恼载怖作岸用真下银，僵顶沃部匀衬祖砌稻向艳隧慎道帅内篮变听形敏而咐形醋成乖脱架离论区亚，渗两毙侧机衬多砌常向楼围熔岩造方沟向哄变峡形炸，兵引递起臭围双岩肾对查衬际砌始的悠被愚动鸣弹套性粥抗明力⑵剑上山零硬点b（即连脱离萝区与雄抗力犁区的凭分界挪点）射与衬娘砌垂潜直对败称中友线的崇夹角准假定略为⑶发下骄零贺点a在墙那脚⑷亿最大梯抗力南点h假宋定该发饺生铃在决最炼大瓜跨笨度孔处才附纲近众，听计滔算婆时勇一爬般烘取退为渡简核化苦计光算睛可朝假叔定胁在秧分烦段奖的乐接据缝室上束。⑸的抗力匀图形恒的分将布假甜定为乞二次池抛物旺线bh段：ha段：⑹无忽辜略脑衬镜砌醒与誓围浮岩裂之社间杏的体摩催擦谨力⑺拉墙惰脚反支含承答在茧弹肢性阀岩汪体夏上日，雁可咸发贵生圣转借动撑和疤垂忙直辆位产移(无水凤平位券移)2、鹊主社动毫荷删载音作丝式用蚕下薄的哈力静法果方晕程炉和群衬砖砌独内命力式惹中讽为落墙桂底犹位般移当。录分努别宿计柔算纷和咱外错荷耳载坦的娱影拿响强，删然汗后饰按森照键叠膨加胁原就理牢相抢加览得枯到2、主衣动荷膛载作盘用下禁的力虏法方业程和收衬砌使内力由于映墙底盆无水服平位虚移，纵故式梳中赠：颗是壤基票本碍结惧构丙的药单川位衰位喝移挪和搞主咱动跪荷载载锐位冤移城；怀是推墙流底陵单斤位顽转宁角歌；赔为恐基文本慨结完构鱼墙朵底泪的眉荷狡载基转滑角绒；f为袄衬框砌至的恰矢触高歉。求得纠后故，在惨主动寺荷载督作用狠下，炮衬砌辫内力支即可追计算统：在耀具匆体娃进线行再计服算建时元，姑还半需阴进附一础步向确载定秩被终动因抗枣力讯的损大稳小惩，辅这初需执要岛利裁用嚼最取大伤抗案力逢点h处的偶变形搭协调降条件联。3、最第大抗睡力值听的计释算●口先摆求拌出毫和●轮变工位厨由辜两吃部锯分抱组么成跪，绳即叨结泻构配在必荷毁载施作球用笑下岩的藏变役位歪和怀因振墙害底粘变填位添（姓转害角聚）前而遗产塔生悄的塌变浓位槽之暴和●h点她所包对绸应孤的骆，膝则比该柳点援的桑径文向盈位扶移接约船等逢于蚕水隔平绑位最移●脱拱顶盲截面江的垂壳直位除移对h点亭径荐向颠位仁移两的示影盼响什可档以蛛忽群略床不困计按照序结构限力学因方法瞧，在h点加哪一单妙位力猎，可划以求达得腿和4、眼在饱单脂位光抗牢力我作坊用彻下槽的未内编力将任抗删力洋图疼视破为标外么荷旅载米单犯独仓作阀用砍时蛛，耍未台知叨力刷及耻可属以牌参杯照谦及呆的吐求老法玩得坚出4、在怨单位穗抗力齿作用奸下的涨内力解蚊出来及视后炒，无即恨可烂求杠出老衬驰砌给在差单宵位在抗菊力游图覆为制荷邻载溜单膨独井作旗用用下旧任负一堵截怎面绳内羽力就：5、黄衬辣砌赠最港终朱内奋力肯计膛算谣及扣校讽核赏计琴算合结悄果蔽的属正翅确颈性衬辛砌纺任柏一璃截法面兔最赛终塔内纵力丧值丙可姐利焰用言叠良加顽原具理腹求足得而：校四核孩计骡算翠结轰果奖正杀确浙性铅时吼，梁可痰以游利库用插拱朗顶歼截娱面插转眠角考和肺水桃平载位甚移裁为识零绞条景件孩和卷最漫大嚷抗夏力打点a的位条移条显件：式氧中阅是冷墙诞底玩截因面侨最跟终栋转碎角，6兼.蜜5直墙饥式衬挽砌计灾算6董.灿5直墙辫式衬蜜砌计仅算1、计戴算原绸理⑴苹拱圈漂按弹性碰无铰奔拱计浮算取，提边何墙驰按弹性羽地基矿上的兽直梁计乏算玻，赏并确考雅虑惧边逗墙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