文档介绍：第五章隧道衬砌结构计算
1、概述
2、半衬砌的计算
3、曲墙式衬砌计算
4、弹性地基上直梁的计算公式
5、直墙式衬砌计算
6、衬砌截面强度验算
7、衬砌计算中存在的问题
第一节概述
1、隧道结构设计应注意的问题
2、隧道结构设计理论的发展历史
3、弹性抗力的确定
4、衬砌计算的一般规定(隧道设计规范)
5、隧道衬砌上的荷载类型及其组合
第一节概述
1、隧道结构设计应注意的问题
1)隧道结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构体系,围岩具有自稳能力,在很大程度上是隧道结构承载的主体。
2)净空断面的要求(总体设计),强度要求(结构设计与计算)
3)对不同型式的衬砌结构物应用不同方法进行强度计算
第一节概述
2、隧道结构设计理论的发展历史
1)砖石、拱形,刚性体,静力学原理
2)混凝土、超静定弹性拱,仅考虑了作用在衬砌上的围岩压力,而忽视了围岩对衬砌的约束作用,没有考虑弹性抗力
3)考虑弹性抗力的计算模型,进入本世纪后,通过长期观测,发现围岩不仅对衬砌施加压力,同时还约束着衬砌的变形。围岩对衬砌变形的约束,对改善衬砌结构的受力状态有利,不容忽视
第一节概述
第一节概述
3、弹性抗力的确定
(1)弹性抗力的概念
(2)局部变形理论与共同变形理论
第一节概述
(1)弹性抗力的概念
衬砌在受力过程中的变形,一部分结构有离开围岩形成“脱离区”的趋势,另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区”,在抗力区内,约束着衬砌变形的围岩相应地产生被动抵抗力
第一节概述
(2)局部变形理论与共同变形理论
1)Winkle假定,认为围岩是一组各自独立的弹簧,每个弹簧表示一个小岩柱
围岩弹性抗力系数k
与围岩的性质、衬砌的形状和尺寸以及荷载类型等有关
第一节概述
2)共同变形理论
把围岩视为弹性半无限体,考虑相邻变形之间的相互影响。纵向变形系数E、横向变形系数μ表示地层特征,粘结力C、内摩擦角φ
第一节概述
4、衬砌计算的一般规定(隧道设计规范)
(1)深埋隧道中的整体衬砌、浅埋隧道中的整体或复合式衬砌及明洞衬砌等应采用荷载结构法计算。深埋隧道中复合式衬砌的二次衬砌也可采用荷载结构法计算。
荷载结构法的设计原理认为,隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力,然后按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌内力,并进行结构截面设计。