隧道工程結(jié)構(gòu)力學(xué)計算方法

中南大學(xué)土木工程學(xué)院

隧道工程系主講教師：施成華隧道力學(xué)

隧道工程結(jié)構(gòu)力學(xué)計算方法本講主要內(nèi)容：1、拱形半襯砌隧道的結(jié)構(gòu)計算2、拱形曲墻隧道的假定抗力法3、圓形隧道襯砌的自由變形法4、圓形隧道襯砌的假定抗力法5、矩形框架結(jié)構(gòu)的計算土木工程學(xué)院隧道工程系施成華結(jié)構(gòu)力學(xué)方法的計算過程

（1）確定圍巖壓力及其它荷載

（2）計算隧道襯砌結(jié)構(gòu)在圍巖壓力及其它荷載作用下的內(nèi)力分布

（3）根據(jù)內(nèi)力分布進行隧道襯砌結(jié)構(gòu)的斷面檢算第3講結(jié)構(gòu)力學(xué)方法土木工程學(xué)院隧道工程系施成華

拱形半襯砌結(jié)構(gòu)一般設(shè)置在較完整堅硬的圍巖中，由于拱腳和圍巖之間存在較大的摩擦力，因此可以認(rèn)為拱腳不產(chǎn)生徑向位移，而只能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動和沿拱軸線方向的位移。

半襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)置在堅硬的圍巖中，故而水平壓力很小，可以忽略不計。

根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)的受力特點，拱圈絕大部分位于脫離區(qū)，可以不考慮彈性抗力。

半襯砌結(jié)構(gòu)的縱向長度遠(yuǎn)大于跨度，可以簡化為平面應(yīng)變問題。第3講結(jié)構(gòu)力學(xué)方法—拱形半襯砌隧道一、拱形半襯砌隧道的結(jié)構(gòu)計算1、計算模型土木救工程涌學(xué)院抄隧道廳工程烘系施西成雖華由匆此蟻，符半骨襯偷砌些結(jié)血構(gòu)澡可聾以收簡浴化衣為樣一彈拉性非固杯定澆的談平態(tài)面壓無泥鉸臣拱。第3講躬結(jié)構(gòu)貍力學(xué)約方法—拱形姜半襯時砌隧郵道1、血計歐算傷模擺型土木價工程恒學(xué)院歐隧道減工程目系施成田華第3講魄結(jié)燙構(gòu)盯力醒學(xué)壁方賞法—拱矮形棉半撐襯奴砌藍(lán)隧疤道2、襯砍砌內(nèi)亂力計毒算(肚1貸)對稱燃問題土兩木仁工消程控學(xué)們院創(chuàng)隧帽道稿工康程賭系施成川華第3講駛結(jié)法構(gòu)河力在學(xué)椅方施法—拱形拋半襯溉砌隧宜道2、襯鞋砌內(nèi)森力計縮慧算(栽1移)對復(fù)稱吧問年題土木羨工程河學(xué)院秀隧道摧工程危系施成軋華第3講拜結(jié)構(gòu)繁力學(xué)艦方法—拱形芝半襯司砌隧吊道2、襯陸砌內(nèi)懇力計嘴算(1呆)對稱扭問題土就木哭工柄程灰學(xué)活院消隧夢道因工慢程惹系施想成種華第3講坐結(jié)類構(gòu)內(nèi)力慮學(xué)也方山法—拱立形督半沿襯烤砌理隧雹道2、襯脈砌內(nèi)玩力計臂算(2琴)非加對信稱但問肝題土木她工程律學(xué)院寫隧道廚工程懸系施鹿成蠢華第3講集結(jié)銳構(gòu)魂力齊學(xué)饅方標(biāo)法—拱求形液半袋襯碎砌碑隧外道2、賊襯疊砌哲內(nèi)螺力從計粥算(吸3劫)拱圈芽上任構(gòu)一截綿面內(nèi)福力的選計算土木肺工程諸學(xué)院脂隧道編工程笑系施燦成城華第3講筐結(jié)錦構(gòu)沙力菊學(xué)嬸方逗法—拱年形惕半宮襯績砌留隧搜道3、經(jīng)拱肅腳旁及蹲拱逢圈云柔著度捉系餡數(shù)洽的年計霸算(1治)單位菊彎矩膝作用憐時土慢木性工糾程客學(xué)估院錢隧鉛道睜工敗程采系施成屆華第3講岔結(jié)構(gòu)指力學(xué)萌方法—拱郊形攤半軟襯姐砌糖隧末道3、御拱勵腳蜻及廣拱濱圈記柔碑度初系鎖數(shù)瞞的宜計連算(2鼓)單利位巖水望平針力脫作留用露時土沉木唇工唉程花學(xué)就院僻隧纖道膏工示程勇系施成余華第3講助結(jié)院構(gòu)罵力既學(xué)朵方胖法—拱形律半襯搖砌隧雨道3、拱爽腳及朵拱圈探柔度族系數(shù)并的計置算(五3臨)單烤位矛豎串向業(yè)力厚作林用傘時土木蒜工程按學(xué)院娛隧道輛工程壤系施凱成羊華第3講承結(jié)洲構(gòu)難力短學(xué)崖方鞭法—拱啊形納半爭襯紐奉砌能隧在道3、派拱遍腳陡及鄰拱污圈煤柔愧度蕉系裹數(shù)稈的席計育算(4抱)外荷芬載作甚用下錘的柔掠度系冰數(shù)1查)外荷駁載在鐮拱腳污處產(chǎn)盆生彎約矩漸和軸疾向力哭時打，相許應(yīng)的盲拱腳馳彈性印固定客系數(shù)訂為：土木同工程悟?qū)W院葡隧道碎工程姜系施眨成蕉華第3講厲結(jié)悔構(gòu)鉛力魂學(xué)番方贏法—拱牙形辜半鳳襯精砌耀隧欠道3、舒拱蝕腳茂及吹拱樸圈栽柔匙度粗系脂數(shù)裝的蜓計簽算(4惜)外充荷容載宋作沈用財下糖的怨柔皺度肺系授數(shù)2針)拱圈睛的柔涂度系漲數(shù)螺和外妻荷載庫作用碰下所君產(chǎn)生暖的位底移榮為駁：土僑木廈工榨程綢學(xué)啟院蜘隧金道橋工砌程蛙系施成液華第3講叛結(jié)稻構(gòu)五力睛學(xué)后方展法—拱梯形詢半萄襯競砌伴隧挑道4、寄襯雨砌穿強躬度償校檢核當(dāng)截尚面軸呼力為斧壓力您時：當(dāng)規(guī)截傷面直軸奸力次為透拉靈力炒時村：土木漠工程明學(xué)院母隧道趁工程乏系施尺成異華拱形哈曲墻鈴隧道放的假乏定抗對力法堂是在踢經(jīng)過園多次輩計算蘋和經(jīng)邁驗積擦累，蚊基本涂上掌梁握了驗?zāi)撤N李斷面蠶形式亦的襯澇砌在垂某種唐荷載程作用站下的緣瑞變形想規(guī)律掃的基場礎(chǔ)上祝，以嘆后再顧計算毒同類委荷載山作用痕下的之同類紀(jì)襯砌慈結(jié)構(gòu)設(shè)時，度就可反按此假定雨襯砌搞結(jié)構(gòu)腿周邊孝抗力某分布晨的范演圍及精抗力技區(qū)各貨點抗壘力變再化的誕圖形，這鋸樣只王要知肆道某系一特旋定點區(qū)的彈庭性抗犬力，胳就可奏求出銜其它刻各點遭的彈集性抗牌力值漢。在參求出傳作用予在襯狠砌結(jié)孤構(gòu)上醬的荷壩載（嗽主動酸荷載土及彈始性抗乖力）扯后，窩其內(nèi)濾力分卸析也擇就變鍬成了陷通常民的超蠶靜定胸結(jié)構(gòu)押問題今。第3講懂結(jié)構(gòu)蔬力學(xué)譜方法—拱堡形策曲麻墻所隧瘡道二、撐拱形圾曲墻這隧道廣的結(jié)骨構(gòu)計摟算土渣木緞工仇程磁學(xué)械院遼隧輩道賭工箱程禍系施想成變?nèi)A（1）首將鴉拱承圈遙和作曲碎邊仿墻墳作泄為拼一蒸個饑整嶺體岸無柄鉸祝拱底進應(yīng)行改計嶄算柏，察兩佩側(cè)看拱湊腳謠支階撐向在獄彈郊性穗地填基唱上備，陜計過算種中塊考之慮例墻貌腳捆位伸移貓的允影召響貧。債（2）筒由藍(lán)于仰拱白一般蹄是在笑無鉸類拱業(yè)晝已受蜜力之鞏后修芒建的句，計窮算時倆一般尼不考襪慮仰勞拱對緩襯砌開內(nèi)力春的影使響。（3）拱兩綿側(cè)的鼠彈性森抗力柳按二盜次拋餅物線漆分布傳，只常要知括道特桃定點鄉(xiāng)豐截面傾的彈觸性抗搜力值唱，其烤它各龜截面診的彈續(xù)性抗現(xiàn)力值勒可通蒜過與奴該點譜彈性換抗力喊值有說關(guān)的星函數(shù)獄關(guān)系算式求鋸出。第3講做結(jié)構(gòu)史力學(xué)左方法—拱形頃曲墻鼓隧道二鉆、輛拱曬形溫曲圈墻箭隧遼道掙的伙結(jié)娘構(gòu)浴計蓮算1、計呀算?；笮屯翖l木蒜工瞞程申學(xué)像院淹隧緣瑞道朵工怎程極系施成謙華第3講巨結(jié)遞構(gòu)滋力如學(xué)爆方雙法—拱形撲曲墻飯隧道1、并計粘算艙模視型土耗木稠工以程啊學(xué)偶院鮮隧遼道郵工耗程商系施杠成跟華2、局襯確砌塊內(nèi)胞力弦計撥算第3講根結(jié)甘構(gòu)訂力義學(xué)鉤方動法—拱形豪曲墻椒隧道土字木政工圓程頃學(xué)逼院敵隧法道催工西程抹系施成獅華2、泛襯敲砌脫內(nèi)榆力芽計焰算第3講蘋結(jié)構(gòu)蜓力學(xué)投方法—拱植形叼曲全墻稠隧判道土委木壞工介程辣學(xué)茶院絹隧烈道翠工壟程錄系施寒成耐華2、據(jù)襯旁砌洽內(nèi)督力肌計單算第3講汪結(jié)構(gòu)份力學(xué)蠢方法—拱形榆曲墻畝隧道土蠻木曬工展程銀學(xué)嗽院毯隧卷道泄工梯程跨系施成嗓華2、金襯豈砌肅內(nèi)啊力典計追算第3講憲結(jié)構(gòu)芳力學(xué)秀方法—拱形膏曲墻知隧道土木產(chǎn)工程護學(xué)院鴨隧道象工程盛系施成止華第3講書結(jié)構(gòu)猴力學(xué)吹方法—圓形魄隧道聰襯砌悉的自辜由變脹形法1、瓜計應(yīng)算遲模勵型在淤指泥、夢流砂皇、飽烏和砂何土、弱塑性碰粘土慌等松狂軟含梁水地女層中續(xù)，隧維道襯浙砌沿禽地層菠方向抱變形勒時，訊地層濫產(chǎn)生譯的抗熱力很饒小，搬此時崇隧道竄襯砌尊可按困自由端變形菊圓環(huán)喘進行拒計算遼。作用滿在襯倒砌上悶的主渴要荷槳載包跨括土軋壓力漫和水避壓力抬。圓形選隧道處襯砌吹結(jié)構(gòu)滿多用短于飽晨和含舉水軟越土地捷層的遭盾構(gòu)別法施敵工隧饞道中泉。三、茂圓形陸隧道紛襯砌蜂的自嚼由變臣形法土木溪工程講學(xué)院貸隧道說工程貸系施成蠻華第3講般結(jié)構(gòu)稅力學(xué)森方法—圓形踢隧道貢襯砌介的自溜由變尿形法1、面計哪算奶模啦型土垮木鑰工左程喜學(xué)舌院姐隧兵道踢工享程尸系施端成唐華第3講爬結(jié)兔構(gòu)遣力夫?qū)W合方真法—圓違形購隧辭道范襯芳砌狠的別自琴由留變酒形雷法1、死計滑算昆模徑型豎悅向除壓暢力述：鋒襯笨砌肺上為方香土舅重+拱背藝上的設(shè)土重水陰平婚壓加力筍：擠根討據(jù)和主膛動嫁土塑壓遷力嚴(yán)公葵式艱計睬算靜水棉壓力宮：一慕般按矛低水初位進迅行計家算隧楊底宋地叨層敲反插力丈：盾一則般恒按革直笨線累分哭布梢假滲定土速木死工喘程伸學(xué)綁院治隧堪道晉工敞程校系施亡成嗽華第3講毯結(jié)滅構(gòu)備力暖學(xué)花方岡法—圓形扶隧道鑄襯砌孝的自濱由變峰形法2、妻襯蓄砌礦內(nèi)讀力日計閃算基簽本好計溉算姑結(jié)毅構(gòu)凈圖巷示土如元圖枯：土扎木編工誓程裙學(xué)勇院要隧窄道須工步程撲系施成碎華第3講破結(jié)壞構(gòu)菠力繭學(xué)管方遞法—圓扶形袍隧唉道背襯法砌金的急假含定蒼抗錯力烈法1、強三研角郵形沫抗得力順假藝定作鍋用乓在奴襯原砌享上貍的止荷梢載蛾仍備按抗自也由列變漢形襯法跳進蝕行屑計擇算撇。作鋤用誼在寒圓甘形種隧革道勁襯工砌勞兩許側(cè)批的洽彈療性驕抗讀力溜分根布損假撕定襪為爺三希角鈴形斤，之水潤平吊直汽徑胃出桃處早的袖抗氏力購最其大語。當(dāng)圓柱形隧犯道不案是設(shè)早置在棕軟泥哈或者登飽和貿(mào)的軟孕土中挎，隧奴道發(fā)偏生變率形時祥，周睛圍的啟地層正必然愁會產(chǎn)駛生約閣束隧菌道變刊形的知抗力緩，此遲時計悅算中爺要考色慮抗奧力。四、毅圓形且隧道弦襯砌削的假補定抗挎力法土木原工程導(dǎo)學(xué)院償隧道及工程管系施狠成辦華第3講釣結(jié)躁構(gòu)魔力闊學(xué)掌方事法—圓回形趕隧彈道勸襯蛙砌希的艙假夕定櫻抗橋力分法1、三布角形癢抗力恨假定任毒一彼截攏面恩的薪水熟平昏抗泊力鄉(xiāng)豐為麻：計算奧中必區(qū)須先涌建立塔補充趟方程默求出百，土木謊工程橋?qū)W院王隧道匙工程蘋系施亮成鞏華第3講私結(jié)辰構(gòu)澇力擁學(xué)仗方訓(xùn)法—圓形廢隧道民襯砌去的假宇定抗鞋力法1、三匠角形股抗力鄭假定計算翅中必廈須先險建立簽補充儲方程筐求出左，即濁可按均圓形腿隧道鴨自由縫變形谷法求摸的襯熟砌內(nèi)狡力，濕其解陡析式訓(xùn)為（憶按圓耗環(huán)自猾由變務(wù)形求吐出）歇：土銅木賞工鋸程掩學(xué)秒院階隧篇道旅工喇程虹系施跪成積華第3講貸結(jié)構(gòu)挪力學(xué)醋方法—圓形森隧道賊襯砌剩的假洋定抗櫻力法2、敏鐮磁刀折形渠抗撞力冊假吊定該毅方爭法請認(rèn)算為例除卡隧晌道落頂色部饒的90度范昆圍內(nèi)敗不產(chǎn)攏生彈支性抗聽力外鹽，其沙余部傘分的攪變形更均會趁產(chǎn)生都彈性聲抗力左。并姨假定灑其分夾布函望數(shù)為瞇：土木拳工程箭學(xué)院發(fā)隧道守工程繁系施成型華第3講愛結(jié)導(dǎo)構(gòu)舟力耳學(xué)滔方呼法—圓形盞隧道辰襯砌億的假喂定抗拋力法2、鐮神刀形磁抗力誦假定同塵樣已取繪半沸結(jié)勺構(gòu)增，意其雪計巧算螺圖還示瞎如沈圖雜。勇為孔求情得國彈缸性兵抗靈力鍛，把需忍要狼建扔立趙兩泰個壇補檢充傅方州程車：土木旦工程拾學(xué)院頁隧道韻工程盾系施成示華第3講壁結(jié)丈構(gòu)脾力眉學(xué)僚方順法—矩形匙框架摟結(jié)構(gòu)冶計算當(dāng)耕框鞭架蓬跨威度瞧較呀小爺時鬧，腔地室基塌反撒力宜按直欺線贈分挖布假定棟。矩壞形調(diào)框邁架敢結(jié)違構(gòu)雀多戰(zhàn)用炮于旦淺劈燕埋懂、繡明報挖當(dāng)施夸工瞧的礎(chǔ)地琴下難結(jié)策構(gòu)創(chuàng)，悄這逼種里結(jié)瞎構(gòu)璃在停荷膨載合作蒸用黎下逐的哄變勺形戰(zhàn)不各明起顯傲，其計展算繁中叮一摔般中不準(zhǔn)考填慮猴地渣層郵的蒜側(cè)垃向吼抗亦力雖。五為、繡矩尾形黎框址架吼結(jié)隱構(gòu)談計獸算當(dāng)議框后架肢跨抽度焦較斃大獸時扇，開可盒將層結(jié)珍構(gòu)巖簡鄭化筆為彈逃性固半城無索限偶地桃基野上不的巾閉欠合王結(jié)邊構(gòu)。土軌木獸工跨程章學(xué)狗院痰隧卻道航工仆程界系施蓮成盤華第3講姑結(jié)繁構(gòu)表力拳學(xué)礎(chǔ)方煙法—矩饒形六框陳架孫結(jié)斑構(gòu)攜計迎算1、名荷對載烏計粒算底板單上的殖荷載雄：頂貍板凈上賣的廁荷斧載白：土木菜工程鉆學(xué)院拍隧道鵝工程公系施址成般華第3講航結(jié)搖構(gòu)撇力鹿學(xué)檢方神法—矩低形怎框蠻架寨結(jié)乳構(gòu)死計仁算1、荷刊載計益算側(cè)墻灣上的衰荷載震：土如木錘工填程參學(xué)旺院艇隧且道削工阿程圾系施成鉗華第3講漿結(jié)復(fù)構(gòu)置力龍學(xué)富方攻法—矩形體框架曲結(jié)構(gòu)但計算2、內(nèi)掩力計珠算為了斗簡化錘計算寶，考脆慮結(jié)際構(gòu)是耍等截淚面的汽。并態(tài)考約慮絞中抱隔葬墻星只風(fēng)承固受辨軸舍力立。土元木刺工卸程霜學(xué)親院皆隧征道