文档介绍：第6章隧道结构计算
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隧道洞门计算
第6章 隧道结构计算
岩体力学方法
隧道结构体系的计算模型-重点/掌握
结构力学方法
衬砌截面强度检算
第形成正比。
这个假设实际上是把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧。当地基表面上某一点受压力p时，由于弹簧是彼此独立的，故只在该点局部产生沉陷y，而在其他地方不产生任何沉陷。因此，这种地基模型称作局部弹性地基模型。
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优点：
可以考虑梁本身的实际弹性变形，消除了反力直线分布假设中的缺点。局部弹性地基模型的计算较为简单，
在实际应用较为方便。
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缺点：
没有反映地基的变形连续性，当地基表面在某一点承受压力时，实际上不仅在该点局部产生沉陷，而且也在邻近区域产生沉陷。由于没有考虑地基的连续性，故温克尔假设不能全面地反映地基梁的实际情况，特别对于密实厚土层地基和整体岩石地基，将会引起较大的误差。
但是，如果地基的上部为较薄的土层，下部为坚硬岩石，则地基情况与图中的弹簧模型比较相近，这时将得出比较满意的结果。
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隧道衬砌结构计算的矩阵位移法
基本原理
矩阵位移法又叫直接刚度法，它是以结构节点位移为基本未知量，联接在同一节点各单元的节点位移应该相等，并等于该点的结构节点位移（变形协调条件）；同时作用于某一结构节点的荷载必须与该节点上作用的各个单元的节点力相平衡（静力平衡条件）。
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隧道衬砌结构计算的矩阵位移法
① 三种单刚     ◆ 衬砌单刚：梁单元     ◆ 抗力单刚：二力杆单元     ◆ 基础单刚：支座单元 ② 拼总刚(结构刚度矩阵)
③ 边界条件～墙基础水平位移为0 ④ 求解以节点位移为未知量的方程组～高斯消去法等 ⑤ 由节点位移求出单元节点力～内力
计算特点
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直刚法计算图式
隧道衬砌结构计算的矩阵位移法
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直刚法计算流程
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解析法
岩体力学方法
仅对很简单的问题才可求出解析解，如均质半无限体中的单孔圆形隧道、双孔等直径圆形隧道，以及椭圆形、方形和直墙拱形洞室等问题。但仅对第一种问题得出了精确的解析计算式，对其他情况虽已用复变函数建立了计算式，但最终结果的计算仍需借助于数值逼近。考虑塑性时也仅对圆形洞室的部分课题才有解析解。
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数值分析法
◆边界元法、无限元法、有限元法、有限元法耦合方法等，仅介绍有限元法。
隧道计算范围及网格划分
（1）单元类型的选择和网格划分
岩体力学方法
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（2）计算范围的选取
① 隧道开挖影响范围～距开挖面中心点3～5倍洞跨的范围；
② 边界上位移为零。
岩体力学方法
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（3）边界条件和初始应力
（4）卸荷释放荷载及卸荷过程模拟
（5）开挖施工步骤的模拟
（6）求单元应力
（7）围岩与支护结构稳定性判断
（8）有限元法计算的可信度
岩体力学方法
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有限元法：
适用性强（各种地层、洞室，非线性，施工过程等）；缺点：本构关系难以准确给出。输入参数不正确，则给出错误结果。
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岩体力学方法
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岩体力学方法
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第三十一页，本课件共有47页
第三十二页，本课件共有47页
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洞门视作挡土墙进行计算设计：
①主动土压力按库仑理论进行计算； ②无论墙背仰斜或直立，土压力的作用方向均假定为水平； ③不考虑被动土压力。 ④取最不利位置的墙体条带计算，称为“检算条带”。条带宽度一般为1m，最不利位置～墙体最高点。
计算原理
隧道洞门计算
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计算部位（检算条带）的选取及计算要点
1．柱式、端墙式洞门
取Ⅰ、Ⅱ作为“检算条带”。检算墙身截面偏心、强度，以及基底偏心、应力及沿基底的滑动和绕墙趾倾覆稳定性
隧道洞门计算
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2．有挡、翼墙的洞门
◆ 检算翼墙时取洞门端墙墙趾前之翼墙宽1m的条带“Ⅰ”，按挡土墙检算偏心、强度及稳定性；
◆ 检算端墙时取最不利部分“Ⅱ”作为“