隧道工程第章隧道结构计算

隧道工程第6章隧道结构计算本章学习要求：（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、趋隧及道密结予构岩环侍境倘及嚷其董简夸化⑴隧道犁结构乖与地总面结老构的壶区别隧早道充结锹构姨工酷程勉特超性界、疫设墓计汁原铁则内和估方两法姑与邻地纱面直结松构织完平全滚不陕同⑴隧侍道餐结观构钻与走地笔面睛结补构握的替区兵别●隧道蔑结构际是由周爷边蹦围呈岩和支捐护结版构两央者组喘成共铲同的柔并相磨互洁作研用的全结绞构链体括系●回周婆边亿围徐岩喜在慎很撇大们程制度逮上眉是矛隧领道肺结六构承载境的主究体●隧道哑衬砌局的设期计和稳计算睁应结拆合围勤岩缩慧自素承柱能秧力进行剖，保皂证使堡用寿吵限内俱的安馅全度-幻玉-迅-幕-河-迎-在回保扇证挤安帝全谁的境前紫提调下芝尽丧可锋能向地誉经脸济⑴隧痒道世结牵构岗与武地苦面购结期构演的驱区股别⑵隧罩道功结宽构益计配算喝的材简岩化鸡问燃题根据爪实际框环境低和边摩界条乌件如何灰简化鹅对计广算结锦果影奶响非拼常重质要⑵隧室道浪结奥构裙计果算电的消简兼化互问戚题⑵隧翼道某结盒构筛计叹算息的暂简私化求问雪题●在梅十速九款世牌纪脚末箭，怎隧年道驴衬形砌自结弄构毫是释作泥为超何静淡定破弹疼性柴拱计算俭的，消但仅欺考虑贸作用惹在衬袭砌上傻的围进岩压豪力，匪忽视窗了围外岩对庸衬砌毕的约侮束作鼓用●弹性掌抗力：衬渡砌在壤受力炸过程蔬中的膝变形亦，一盛部分鱼结构馆有离递开围搅岩形晃成“脱捕离歇区”的膜趋号势晕，鲁另恨一遣部狮分斗压穗紧抓围者岩嫌形友成衫所徒谓“抗力卫区”，在节抗力畏区内使，约雾束逼着华衬买砌侨变打形漆的记围悄岩设相叫应蓄地铃产汇生狐被姨动处抵销抗阅力⑵隧道冲结构霜计算董的简券化问炮题●进入虽本世辛纪后必，通借过长亲期观哲测，险发现举围岩宪不仅栗对衬拌砌施暴加压阔力，借同时秩还约束吹着衬箭砌的昆变形。朵围览岩桨对的衬传砌酸变殊形沈的爷约留束富，对息改膜善猎衬园砌钥结尘构猫的殊受汪力怎状沫态亦有猾利，不椅容忽五视⑵隧跟道沾结影构枪计票算义的刮简廉化杂问登题⑶局部云变形秆理论武和共某同变披形理叮论●局部岭变形烧理论喊：是糊以温拜克尔（E皆.决W菊i径n轻k哗l锅e猾r）假定订为基狸础的考。它握认为坚应力吃和变猾形之防间呈线踏性竭关维系，捞即溪为围岩唉弹性跟抗力洽系数●共同挎变形若理论绞把围铸岩视屿为弹骗性半鸭无限桂体，考虑壮相邻亚质点视之间吗变形弄的相告互影略响。⑶局部捎变形彻理论约和共同同变悟形理察论2、隧会道结缓构体闷系的纽奉计算池模型计算刊模型跳的如替何建露立？隧录道殊结蚊构及计犯算央如党何壮简捧化擦？不短同骗简窜化默计惯算饺结宽果夫差诸异膝大掌！2、世隧的道引结季构赖体渣系杀的将计持算肤模受型国咸际撕隧恳道红协鸽会(I帖TA链)认为卧，目恩前采什用的拴地下门结构漠设计摸方法虏可以档归纳检为以描下4种警设拾计楚模圾型：●以工撞程类志比为泄主的经验刻设计识法；●畅以葛现胜场扔量亿测霜和猴试号验米为轿主求的实用墨设计张法●荷载—结绩构伸模枝型方法●岩体冻力学邪模型方呆法怎，搂包柳括缝解士析吸法建和岔数忽值汇法郑。2、隧蔽道结执构体涉系的沟计算叉模型从各碍国的蚕地下抚结构鼓设计晕实践预看，役目前伏主要真采用谨两类影计算杜模型冷：●一惯类输是以玩支杜护溪结郊构偏作坟为寨承稠载喝主投体，林结盆构先力怜学崭模颜型委，箭又仔称鉴为效荷觉载钓－股结鸡构裙模湾型川；●蜡另羡一庸类挥则佩相贤反疲，份视围嗓岩杏为籍承较载计主购体，支棚护结柿构则犬为约禽束围货岩变卸形的脑模型宁，戚即岩献体力蜂学模粪型或率称为起围岩—结剑构添模物型选。6辽.丘2隧姥道壁衬移砌桃上恨的搬荷侍载帖类躺型1、落隧义道执结辆构忙上辫的基爸本丙荷坚载2、隧罩道结斜构上恨的荷桌载及秀其类善型1、述基虎本词荷碗载（1）胸围钩岩剩压欣力（2）结辽构自那重力2、熟隧赶道博结钓构循上灯的罗荷信载馒及均其遣类招型按混其使性番质衬可采以娃区颜分浙为蜜两央大袜类:●主动箩荷载是跑主维动脚作催用篇于谣结武构涉、椅并姿引响起朵结点构笋变袖形换的对荷粥载竿；●被忠动廉荷混载是斩因织结育构抛变蹈形打压垫缩瘦围水岩鞭而伶引义起朴的蹦围裤岩眠被缎动师抵它抗寸力及，闹即停弹盒性巴抗庸力躲，培它速对必结同构吧变阿形裙起喊限飘制难作粥用芒。2、控隧鄙道亮结允构哄上灭的烂荷仗载危及枪其趴类蛛型《公路上隧道辜设计渠规范》跟J醉T雀G率D骆7诊0伯-再2何0挪0笼4将铅隧由道财结盖构幻玉上毛荷斤载揭仿毅照称桥炒规析分阔为咸：●永站久许荷亡载●可变赵荷载●偶轿然令荷悼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地震力隧吧规P我2帽8：表6浴.弊1模.汁1作肺用帝在券隧袋道辰结起构紧上愧的趣荷它载荷载趣组合剧：●结构蹲自重吼＋围简岩压记力＋确附加江恒载（基阻本）●结构拐自重敲＋土胆压力易＋公慌路荷锦载＋训附加思恒载●结构律自重哲＋土快压力卧＋附猎加恒呀载＋塞施工陈荷载＋温模度作菌用力●结份构遵自个重侮＋粮土场压稍力越＋剥附硬加秘恒此载摄＋眠地努震炕作等用附涝加过恒解载方：序伴手随磁隧圣道窗运龙营估的间各假种鲁设坊备爹设栋施全的膀荷帐载秆等努。6走.嫩3半衬偶砌的另计算拱欧圈萝直主接斑支恩承询在描隧催道词围关岩吊侧查壁呢上赏时关，冬称帆为临半盈衬响砌●适摸合万于导坚呆硬笑和歪较吗完嘉整庙的着围建岩(嚷Ⅱ、Ⅲ级)；6遥.菌3半衬闸砌的梅计算⑴在写垂俘直羡荷保载勿作季用乐下秘拱凶圈徐向尊隧为道怒内织变伐形科为自溪由烤变大形，金不眨产帜生支弹狮性瞎抗准力乎；1、基弯本假笋定⑵拱脚借产生角位被移和互线位境移，并午使拱宋圈内邻力发盐生改碑变，死计算主中除佛按固犹端无惑铰拱择考虑售外，敌还必运须考中虑拱检脚位蠢移的充影响⑶拱脚没有茎径向站位移，只绿有切秃向位负移；⑷对称慌的垂颤直分北位移鲜对拱福圈内国力不辱产生旁影响距；⑸拱脚作的转晕角惹和堤切向充位移吴的水馋平分会位移扯是必侵须考吨虑的1、基瞎本假培定—滤—有皱支驰座流位侧移皮无喉铰棵拱2、基轨本结黑构式中益：腾是制单位菠变位飘，即愿在基淘本结进构上乖，因购作用潜时，某在盛方向图上所喉产生铃的变插位；票为荷演载变识位，胁即基帐本结打构因宾外荷狠载作肿用，困在狂方傍向的毯变位颜；f为饼拱引圈乳的滑矢折高溜；3、绿正简则撞方普程2、歪单百位附变数位疏及撕荷剥载竟变迈位砍的摊计果算由拴结厦构腥力疯学车求江变优位拴的氧方凝法佣（礼轴薪向口力脏与鸭剪恒力宰影钞响总忽阅略崇不屿计刑）轮知鼻道升：2、单境位变逗位及墨荷载宋变位柳的计纵算在很梦多情触况下虎，衬栗砌厚心度是眼改变模的，蒸给积再分带稀来不靠便，串这时传可将珍拱圈须分成剪偶数劳段，舰用抛脱物线扰近似银积分财法代迷替。3、拱威脚位捧移计智算⑴狱单位湖力矩爱作用完时⑵单位萍水平斥力作座用时单赴位蛙水费平配力盛可鞭以捎分难解肺为帐轴古向喉分故力茎和灵切钢向姐分栽力雅，尘计洲算浩时慎只备需顿考菊虑礼轴忠向爹分私力执的越影孝响牛，匠作云用歇在猫围聚岩脸表圾面宗的财均税布群应映力渣和金拱汪脚今产导生托的困均父匀糟沉厨陷粮为件：的水尼平投祸影即应为点a的拘水斤平想位随移排，喜均塑匀户沉娃陷鲁时贵拱氏脚抬截蓄面恢不恰发偏生黎转暮动发，永则庙有掌：（3）授外括荷痒载届作挨用每时在贼外睡荷熔载盼作部用冷下陶，源基展本扁结恢构棍中伞拱舞脚档点目处暴产浮生锋弯膝矩昏和胞轴刺向康力恳，腊如督图丙所各示押，闭拱脱脚昏截达面甲的载转最角蕉和瘦水篮平找位疾移本为卧：(4冤)拱脚拦位移拱绘脚券的生最沸终酬转邀角勒和摆水唤平伴位因移愧可盘分厅别臂考裤虑和外吹荷载户的影花响，齐按叠需加原竭理求胜得，利可表数示为呀：4拱圈察截面肥内力将喉以督上赤两违组毫方椅程数代羡入并正勾则卡方隆程慎可污得拦：令则任能意截忍面处率的内讯力为6狠.锈4曲欣墙霜式唉衬锯砌慎计悦算●须常用战于Ⅳ～Ⅵ级围聪岩；●设拱娘圈予和凯曲厅边粮墙宴作金为房诚一臭个榨整征体最按无种铰浙拱计洽算旗；●遵施工址时仰恒拱是枝在无最铰拱觉业已夸受力抚之后圣修建验的，单不考掉虑仰限拱对领衬砌黑内力启的影昏响得；1计算努假设⑴牲在润主妹动父荷区载泻作疲用基下王，络顶亦部油衬镰砌住向摊隧爱道锅内办变探形诵而忌形况成燃脱压离室区傲，唉两色侧眨衬岭砌添向冷围延岩偷方逃向吨变妄形晃，钥引凳起袍围刚岩透对贱衬萍砌康的遵被王动敏弹腐性辛抗待力⑵副上罗零抖点b（理即抗脱晨离善区站与拐抗舌力拆区肾的丹分凡界纲点允）秤与放衬盖砌京垂太直闸对慕称酿中尽线帐的贫夹仙角检假排定福为⑶月下恳零蜻点a在墙矩脚⑷最大秆抗力胆点h假定软发生皇在最需大跨宋度处吸附近凑，计挪算时睬一般竟取最为性简化削计算辈可假饿定在购分段垮的接津缝上床。⑸益抗力察图形苍的分点布假后定为讽二次学抛物稳线bh段：ha段：⑹忽略学衬砌牺与围仙岩之行间的叠摩擦灰力⑺励墙尊脚怜支吧承面在湿弹限性走岩拖体使上途，追可诊发王生由转盲动收和队垂痕直征位徐移(无坏水辟平乡丰位顾移)2、灯主胶动凉荷谁载鲁作饼用甘下承的栏力越法桥方何程疮和崭衬陈砌苦内伟力式中剪为何墙底凶位移约。分赶别计纸算让和外错荷载领的影布响，割然后误按照柳叠加带原理低相加券得到2、绞主末动可荷扛载已作俩用怠下愿的他力请法东方横程持和跟衬疤砌必内足力由揉于风墙犹底杯无渗水孤平艳位渠移蹄，艳故式役中橡：写是毁基荡本丽结仙构辟的混单蜜位挤位怜移摸和尘主穷动光荷乘载镜位通移躁；挨是厨墙乞底滔单降位耍转芳角阔；仔为柏基霸本皱结胀构飞墙患底敌的养荷末载辅转傅角遍；f为衬抢砌的溪矢高酷。求得蛛后袄，在捕主动似荷载字作用固下，替衬砌鸟内力第即可诉计算循：在揉具止体昼进俯行芬计茫算帽时红，达还捷需渴进董一束步扩确揭定精被抚动相抗应力汗的挽大拔小次，曲这轰需匙要夺利般用赢最毛大旁抗跃力裙点h处把的变形妇协调瞧条件。3、最造大抗晋力值跨的计盗算●洋先悲求押出航和●纹变曲位景由场两就部球分仿组华成桂，碰即柳结最构锯在陡荷润载输作出用侧下心的垦变阅位拍和族因译墙翻底亿变晋位客（窗转牢角嘴）闯而掩产夜生锅的何变研位兰之啄和●数h点所己对应恰的因，衬则该田点的强径向湖位移鼓约等勉于水嫂平位输移●茶拱顶什截面敬的垂管直位摸移对h点远径狼向稠位猪移吨的抓影狐响耻可傲以痒忽借略据不档计按焦照迁结匀构掉力脊学旅方倚法概，顾在h点叙加跃一滨单蔬位句力稼，晕可席以絮求牵得粱和4、允在畅单掘位岂抗花力廊作乒用桥下造的剃内澡力将抗鹅力图神视骡为外稼荷载沿单独怨作用喉时，培未知殖力岛及圣可佛以参室照朋及闲的求拢法得私出4、沈在杜单零位思抗屯力贡作来用虎下伞的浊内体力解湿出洋及抵后伪，喷即声可息求因出备衬孙砌童在兵单钢位尾抗售力班图盛为上荷僻载但单拆独游作扔用蓬下娘任瓜一悬截耀面羡内粗力毯：5、温衬栏砌石最恐终栋内显力凯计丑算递及刮校凡核程计浩算殖结斧果萌的删正惨确刺性衬咳砌辰任稻一惕截邮面惧最晌终梯内鬼力冒值器可尼利液用爱叠供加忌原岩理待求诉得慈：校泳核惯计厌算比结度果股正智确惕性取时办，无可货以晚利银用游拱趟顶桌截鉴面欢转信角土和两水捷平摄位宴移惧为亡零泳条谨件舌和扮最杂大铺抗喷力瞧点a的斑位凭移抗条弹件：式中翅是验墙底钢截面广最终饮转角，6.腥5直墙肢式衬类砌计表算6.设5直墙竹式衬藏砌计纽奉算1、计耍算原裂理⑴摊拱圈划按弹施性雷无拒铰穴拱计排算救，筝边掌墙扇按弹性印地基凉上的哑直梁计咳算躺，顾并映考颠虑侨边袋墙棋与栋拱道圈贡之顿间搜的洽相也互听影翠响茂；⑵乏边墙雪支承忌拱圈稻并承毙受围招岩压州力；⑶恼拱脚搂区段览的弹愧性抗绳力为料二次同抛物足线分壤布位蜘于4居5o～5偶5o之间⑷丽Wi槽nk夸le逆r假支定诱成并立毒，荣即⑸纲拱库脚仿位展移显考状虑宜边忆墙市顶慎变聋位异的储影肯响2、极边烈墙李的疼计柴算——弹性束地基悬上的俗直梁⑴正直劳边璃墙浪计背算衡分打类喜：●晴刚液性边渗墙●朵短辣边脏墙●胜长波边丘墙⑵边墙瞒为短箩梁的办计算划：短梁闲的一阁端受吐力及鼓变形糠对另烤一端飞有影战响，这计算常墙顶雀变位扯时，汇要考维虑到竖墙脚教的受寒力和况变形荷的影贤响。●墙描顶妹在候单币位停弯歌矩隐单咳独谣作匹用棋下侍，陷墙键顶已的每转拘角砖和驴水局平纸位冷移蠢为●墙俱顶红在据单夸位瘦水霞平币力=倘1单壁独途作遭用死下廉，智墙瞎顶汁位驾移抽为督和菜为●在主况动侧私压力唤（梯多形荷碎载）值作用秒下，洗墙顶逃位移春为：其枣中为温基沈底值弹它性肢抗田力酿系黎数寸；k是悉侧鼠向嫂弹玩性袜抗萍力患系滩数乐；呼是迈基训底劝作尸用光有畅单锁位娃力呼矩选时符所屡产星生各的云转追角冤；h为边谷墙的图侧面芳高度皆；最且后强结裤果读为皱：⑶长边钟墙计日算—佣—弹性队地基咬上的居半无拨限长怕梁，浮墙顶耍受力袋与墙照底无泼关，播上述糖公式痛可得砍到一煮定的近简化横。墙腿项铜单惰位剃位桶移卸可堆以当简拨化饺为冈：⑷边墙斤为刚渐性梁●近似糟作为眯弹性奇地基溉上的到绝对窜刚性钓梁，程近似颈认为扔（即杀）●边离墙驰本废身李不登产牧生雨弹善性慈变熊形欧，锣在湿外赚力您作姻用毕下伯只盼产柿生怜刚仁体棋位趁移远，仪墙铁顶追处宿为越最联大借值应为膊：称若为躺刚颤性胜墙剩的甚综桑合你转鬼动联惯乖量除，熔因姥而肾墙胀侧状面翠的胞转岁角津为栋：6.赏6衬砌犬截面免强度澡验算1、秩衬专砌布结近构魔检勇算目晨前尘我遇国叹公坟路着隧通道椅设扣计徐规内范锹规鱼定歌，与隧奸道做衬童砌匪和退明刃洞游应脊按肺破症损悲阶奔段娃检仪算宵构瞧件需截膨面强举度。壶结磨构抗禾裂有要肃求时西，对短混凝还土构著件进梦行抗崭裂验赤算。2、偏淋心受幻玉压构锋件的梦极限苹承载杀能力眯，计滩算截倦面的锣抗压含（或赖抗拉钻）强吨度安振全系荷数K。埋检醉查欢是骂否拐满仆足弹规炼范饺所谷要秆求膜的浙数绒值见，诱即接：式中拆：哪是截型面的足极限牢承载虚能力定；浑为露截面训的实喉际内氏力(轴嘴向豪力)踏;是栽规仰范跌所萝规锹定允的衣强卷度仗安妻全望系鼻数往，事见辱下鸡表混凝窄土和爬砌体婚结构狗的强饮度安熟全系袖数圬工种类混凝土砌体荷载组合永久荷载+基本可变荷载永久荷载+基本可变荷载+其它可变荷载永久荷载+基本可变荷载永久荷载+基本可变荷载+其它可变荷载混凝土或砌体达到抗压极限强度2.42.0