地下结构工程-绪论

地下结构工程

第1章绪论第1章绪论第1节地下结构的定义及用途第2节地下结构型式第3节地下结构工程的设计内容第4节地下结构的计算原则第5节本课程的内容和任务

绪论地下结构的定义：保留上部地层（岩体或土层）的前提下，在地下空间内修建的结构，统称为地下结构。通常可将地下结构按照其存在的环境不同划分为岩石地下结构和土层地下结构。地下空间：在岩体或土层中天然或人工开挖形成的空间。各种类型的地下建筑物和构筑物也同称为地下工程。1.1地下结构的定义及用途

绪论地下结构一般包括衬砌和内部结构两部分；衬砌指沿洞实周边修建的永久性支护结构；为满足使用要求在衬砌内还需修建必要的梁板柱等内部结构。

绪论各种类型的地下工程有各方面的用途，按这些用途可将地下工程进行如下的分类。地下工程分类：交通隧道，水工隧洞、矿山巷道、地下仓库、地下工厂、地下民用与公共建筑、地下市政工程、人防工程、国防地下工程等等。

绪论开发城市地下空间的优点及不足：优点：提高城市土地利用效率，节约土地资源；缓解城市交通及其它矛盾；保障城市抵御自然灾害（抗地震及抗城市大火能力高）及战争的能力（抗爆性能好）等等。不足：造价高，设计及施工难度大，抗内部灾害（火灾）能力弱，建筑环境差等。

绪论

绪论南京玄武湖隧道方案

绪论南京玄武湖隧道实景

绪论地下结构：水平，倾斜（斜井）竖直（竖井）；水平坑道埋置深度的不同，又分成浅埋和深埋两种。判别浅埋和深埋的标准一般是看结构的埋深能否保证天然压力拱的形成。

绪论天然压力拱：当洞室埋置在一定深度后，坍塌范围将局限在一定范围内，好像其周边出现一架了能够承受上部地层全部重量的压力拱。

绪论1.2地下结构型式地下结构型式首先由受力条件来控制，即在一定地质条件的土水压力下和一定的爆炸与地震等动载下求出最合理和经济的结构型式。图结构型式也受使用要求的制约；施工方案是决定地下结构型式的重要因素之一。

绪论返回图1-1地下结构断面形式

矩形

梯形

直墙拱形

曲墙拱形

扁圆形

圆形

绪论南京鼓楼隧道

绪论南京富贵山隧道

绪论广州地铁东（山口）~杨（箕）区间隧道

绪论综合地质、使用、施工三因素，地下结构常见的结构型式有以下几种：go（1）附建式结构图（2）浅埋式结构图（3）地道式结构图（4）沉井法结构（5）盾构法结构图（6）连续墙结构图（7）顶管结构图（8）沉管法结构图

绪论图1-2附建结构exit

绪论图1-3浅埋式结构exit

绪论北京地铁王府井车站

绪论图1-4地道式结构图1-5沉井

exit

绪论图1-6盾构exit

绪论图1-7地下连续墙结构exit挖（一段）沟槽泥浆护壁安设接头管吊放钢筋笼浇混凝土

绪论图1-8顶管exit

绪论图1-9沉管exit

绪论1.3设计内容设计分：规划设计、建筑设计、防护设计、结构设计、设备设计等。结构设计工作一般分初步设计和施工图设计两个阶段。

绪论（1）工程防护等级，三防要求与动载标准的确定；（2）确定埋置深度与施工方法；（3）草算荷载值；（4）选择建筑材料；（5）选定结构型式和布置；（6）估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸；（7）绘制初步设计结构图；（8）估算工程材料数量及财务概算。

初步设计的内容

绪论施工图设计主要是解决结构的强度、刚度和稳定、抗裂性等问题，并提供施工时结构各部件的具体细节尺寸及连接大样。（1）计算荷载：（2）计算简图：（3）内力分析：（4）内力组合：（5）配筋设计：

(6）绘制结构施工详图：（7）材料、工程数量和工程财务预算。

绪论1.4计算原则1）使用规范：注意不同行业之间规范常常不统一。（水工隧洞，铁路，公路等部门）2）设计标准：地下结构的荷载确定较复杂（防护等级，地震等级）且与地上结构有较大差异（见下页图）；建筑材料的选用（注意材料强度不能太低）、（动荷载下）允许考虑由塑性变形引起的内力重分布、截面计算原则（裂缝不允许通透）；材料强度指标（动荷载下可提高）。

绪论地面结构：由地基，基础和上部结构组成，荷载除自重外来自外部。地下结构：由地层和支护结构组成，以地层为主，支护仅用来约束地层。所以地层既是承载结构的一部分，又是荷载的来源。

绪论3）地下结构的计算理论（1）计算原理：较多地应用以文克尔假定为基础的局部变形理论以及共同变形理论。说明（2）计算方法：一般结构力学法，弹性地基梁法，矩阵分析法。

绪论局部变形理论的基础-文克勒地基模型（1867）地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降s成正比，即

p=ks式中，比例常数k为基床系数。

绪论局部变形理论地层-结构界面上任一点的地层弹性抗力只与该点的位移成正比，而与其它部位的位移或弹性抗力无关。

绪论地下结构在外部主动荷载作用下，衬砌发生变形，由于衬砌外围与地层紧密接触，产生的弹性抗力限制了结构的变形，故改善了结构的受力情况，这里弹性抗力的求法较局部变形理论复杂。exit共同变形理论弹性地基上一点的外力，不仅引起该点发生沉陷，还会引起附近一定范围的地基发生沉陷。

绪论几种共同变形理论的概念模型

绪论1.5本课程的内容和任务本课程是土木工程的一门专业课；获得地下结构工程的基础知识，掌握地下结构工程的基本设计方法及相应的施工工艺。

绪论本课程的特色融地下结构的设计原理与施工方法为一体；以地下结构的施工方法为主线(因地下结构的类型与设计方法与施工方法直接相关)；在讲授地下结构的同时，也介绍地下建筑与地下空间规划等方面的知识。介绍——本课程特色

本课程的教材龚维明童小东缪林昌穆保岗编著《地下结构工程》东南大学出版社，2004绪论——教材本课程参考书绪论——教材本课程参考书朱合华主编《地下建筑结构》（第二版）中国建筑工业出版社，

2011绪论——参考书本课程参考书张子新编《地下建筑结构》中国建筑工业出版社，

2009绪论——参考书本课程参考书绪论——参考书本课程参考书关宝树

主编《地下工程》高等教育出版社，2007本课程的主要内容第1章绪论，地下空间规划与设计；第4章新奥法与锚喷支护；第5章浅埋地下结构；第6章盾构衬砌结构；第7章顶管法；第8章沉井基础；第9章沉管结构。

绪论学习方法学习过程中要有意识从设计理论和施工方法两方面比较地下结构与地上结构的异同点；学习过程中要留心观察已建