1、地下建筑結構復習提綱-LT第 1 章緒論1、地下建筑結構 是修建在地層中的建筑物。 它可以分為兩大類： 一類是修建在土層中的；一類是修建在巖層中的 ；廣義上講， 任何結構物都是修建在相應的介質中的2、地下建筑結構的作用（1） ）地下建筑結構， 即埋置于地層內部的結構。修建地下建筑物時，首先按照使用要求在地層中挖掘洞室，然后沿洞室 周邊修建永久性支護結構 即襯砌結構。而內部結構與地面建筑的設計基本相同（2） ）作用：襯砌結構主要是起承重和圍護兩方面的作用。承重，即承受巖土體壓力、結構自重以及其它荷載的作用；圍護，即防止巖土體風化、坍塌、防水、防潮等。3、地下建筑與地面建筑結構的區別（1） 計算理

2、論、設計和施工方法（2） 地下建筑結構所承受的荷載比地面結構復雜。（3） 地下建筑結構埋置于地下，其周圍的巖土體不僅作為荷載作用于地下建筑結構上，而且約束著結構的移動和變 形。所以，在地下建筑結構設計中除了要計算因素多變的巖 土體壓力之外，還要考慮地下結構與周圍巖土體的共同作用。這一點乃是地下建筑結構在計算理論上與地面建筑結構最主 要的差別。第 2章地下建筑結構的荷載1、掌握地下建筑結構所承受的荷載類型及其組合原則。按存在狀態可分為：靜荷載、動荷載和活荷載等靜荷載：又稱恒載。是指長期作用在結構上且大小、方向和作用點不變的荷載，如結構自重、巖土體壓力和地下水壓力等；動荷載：要求具有一定防護能力的

3、地下建筑物，需考慮原子武器和常規武器（炸彈、火箭）爆炸沖擊波壓力荷載，這是瞬時作用的動荷載；在抗震區進行地下結構設計時，應計算地震波作用下的動荷載作用活荷載：是指在結構物施工和使用期間可能存在的變動荷載，其大小和作用位置都可能變化，如地下建筑物內部的樓地面荷載（人群物件和設備重量）、吊車荷載、落石荷載等。地面附近的堆積物和車輛對地下結構作用的荷載以及施工安裝過程中的臨時性荷載其它荷載：使結構產生內力和變形的各種因素中，除有以上主要荷載的作用外，通常還有：混凝土材料收縮（包括早期混凝土的凝縮與日后的干縮）受到約束而產生的內力；各種荷載對結構可能不是同時作用，需進行最不利情況的組合。先計算個別荷載

4、單獨作用下的結構各部件截面的內力，再進行最不利的內力組合，得出各設計控制截面的最大內力。最不利的荷載組合一般有以下幾種情況：（一）靜載；（二）靜載 +活載；（三）靜載 +動載（原子爆炸動載、炮（炸）彈動載） 2、庫倫理論的基本假定擋土墻墻后土體為均質各向同性的無粘性土；擋土墻是剛性的且長度很長，屬于平面應變問題；擋土墻后土體產生主動土壓力或被動土壓力時，土體形成滑動楔體，滑裂面為通過墻踵的平面；墻頂處土體表面可以是水平面，也可以為傾斜面，傾斜面與水平面的夾角為角；在滑裂面和墻背面上的切向力分別滿足極限平衡條件朗肯土壓力假定：(1) 擋土墻墻面是豎直、光滑的；(2) 擋土墻墻背面的填土是均質各向

5、同性的無粘性土或粘性土，填土表面是水平的；(3) 墻體在壓力作用下將產生足夠的位移和變形，使填土處于極限平衡狀態；(4) 填土滑動面為直線。3、圍巖壓力的概念洞室開挖之前，地層中的巖體處于復雜的原始應力平衡狀態。洞室開挖之后，圍巖中的原始應力平衡狀態遭到破壞，應力重新分布，從而使圍巖產生變形。當變形發展到巖體極限變形時，巖體就產生破壞。如在圍巖發生變形時及時進行襯砌或圍護，阻止圍巖繼續變形，防止圍巖塌落，則圍巖對襯砌結構就要產生壓力，即所謂的圍巖壓力 。圍巖壓力可分為圍巖垂直壓力、圍巖水平壓力及圍巖底部壓力 。4、影響圍巖壓力的因素影響圍巖壓力的因素很多，主要與巖體的結構、巖石的強度、地下水的

6、作用、洞室的尺寸與形狀、支護的類型和剛度、施工方法、洞室的埋置深度和支護時間等因素相關。其中，巖體穩定性的關鍵一般在于巖體結構面的類型和特征。5、圍巖壓力的計算方法（1） ）按松散體理論計算圍巖壓力1） 垂直圍巖壓力淺埋結構上的垂直圍巖壓力深埋結構上的垂直圍巖壓力2） 水平圍巖壓力3） 底部圍巖壓力（2） ）按彈塑性體理論計算圍巖壓力（3） ）按圍巖分級和經驗公式確定圍巖壓力6、掌握彈性抗力的基本概念。彈性抗力是指結構在主動荷載作用下（如圍巖壓力，結構自重等）要產生變形，支護結構發生相向 圍巖方向的變形引起的圍巖對支護結構的約束反力。其作用是限制襯砌變形改善變為復雜。彈性地基上平面框架的內力計

7、算時將底板按照彈性地基梁來考慮，可采用結構力學中的力法。4、配筋：由于溫度變化、 沉陷不勻由于溫度變化、 沉陷不勻、材料收縮、地震荷載等因素也會使結構產生內力，在構造上采取適當措施，加配一些構造鋼筋，設置伸縮縫和沉降縫等5、內力計算x121x212x3131 p0'ijijbijipx 框架基x本結構在外x 荷載作用下產生的0位移（不包括底板）'1112223232 pijipbiq'biq x 底板按x彈性地基x梁在外荷載q作0用下算出的切口處 Xi方向的位移M M1312323333 pijdsij 框架基本結構在單位力作用下產生的位移（不包括底板）ijEIbij

8、底板按彈性地基梁在單位力Xj作用下算出的切口處 xi方向的位移第10 章盾構法隧道結構1、盾構法隧道結構優點：掘進速度快， 周圍環境影響小， 施工不受季節影響， 松軟含水層，埋深較大的長大隧道更具技術與經濟的優越性斷面形式的選型：襯砌結構在施工階段保護開挖面以防止土體變形、坍塌及泥水滲入，并承受盾構推進時千斤頂頂力及其它施工荷載；在隧道竣工后作為永久性支撐結構，并防止泥水滲入，同時支承襯砌周圍的水、土壓力以及使用階段某些特殊需要的荷載，以滿足結構的預期使用要求。依據隧道的使用目的、地層條件以及施工方法，合理選擇襯砌的強度、結構、形式和種類等。盾構隧道橫斷面一般有圓形、矩形、半圓型、馬蹄形、橢圓

9、形等多種型式，最常用的為圓型與矩型。在飽和含水軟土地層中修建隧道， 由于頂壓和側壓較為接近， 較有利的結構型式是選用圓形結構。2、管片的形式鋼筋混凝土管片（箱形管片：一般用于較大直徑的隧道。單塊管片重量較輕，管片本身強度不如平 板形管片，特別在盾構頂力作用下易開裂；平板形管片：用于較小直徑的隧道，單塊管片重量較重， 對盾構千斤頂頂力具有較大的抵抗能力，正常運營時對隧道通風阻力較小）鑄鐵管片：管片較輕，耐蝕性好，機械加工后管片精度高，能有效地防滲抗漏。缺點是金屬消耗量大，機械加工量也大，價格昂貴。鋼管片：優點是重量輕、強度高。缺點是剛度小，耐銹蝕性差，需進行機械加工以滿足防水要求。成本昂貴，金屬

10、消耗量大，國外在使用鋼管片的同時，再在其內澆注混凝土或鋼筋混凝土內襯。復合管片：外殼采用鋼板制成，在鋼殼內澆注鋼筋混凝土，組成一復合結構，其重量比鋼筋混凝土管片輕，剛度比鋼管片大，金屬消耗量比鋼管片小。缺點是鋼板耐蝕性差，加工復雜冗繁。3、襯砌按形成方式分類：分為裝配式襯砌和擠壓混凝土襯砌。裝配式襯砌的特點：1. 安裝后能立即承受荷載；2. 管片生產工廠化，質量易于保證，管片安裝機械化，方便快捷；3. 其接縫處防水需要采取特別有效的措施。擠壓混凝土襯砌特點：1. 自動化程度高，施工速度快；2. 整體式襯砌結構可以達到理想的受力、防水要求，建成的隧道有滿意的使用效果；3. 采用鋼纖維混凝土能提高

11、薄形襯砌的抗裂性能；4. 在滲透性較大的砂礫層中要達到防水要求尚有困難。4、裝配式襯砌拼裝形式：通縫和錯縫兩種。選擇管片接頭構造： 土體的適用性 經濟適用性荷載的確定：自重 g= h 豎向土壓qnr ihii 12拱背土壓G2(1) R H×42地面超載取20KN/m2側向均勻主動土壓p1qtan （45° - /2 ）-2c · tan （45° - /2 ）2側向三角形主動土壓p2=2RHtan (45 °- /2)側向土壤抗力 P k=k· y水壓 p= w·hw拱底反力 Pk=q+ g+0.2146RH·

12、- 5、管片接頭構造· RH· w2管片間的接頭有兩類，沿縱向（接頭面平行于縱軸）的稱縱向接頭，沿環向（接頭面垂直于縱軸） 的稱環向接頭。從其力學特性可分為柔性接頭和剛性接頭；前者要求相鄰管片間允許產生微小的轉動與壓縮，使整個襯砌能屈從于內力的方向產生一定的變形，后者則是通過增加螺栓數量等手段，力圖在構造上使接頭的剛度與構件本身相同。基本的接頭結構有螺栓接頭（直螺栓、斜直螺栓、彎螺栓）、鉸接頭、銷插入式接頭（暗銷接頭、縱徑向銷接頭）、楔形接頭、榫接頭等等。6、隧道防水及其綜合處理（1） ）襯砌的抗滲襯砌埋設在含水地層內，承受著一定靜水壓力，必須具有相當的抗滲能力，襯砌本身的

13、抗滲能力要求：1） 合理提出襯砌本身的抗滲指標。2） 經過抗滲試驗的混凝土的合適配合比，嚴格控制水灰比，一般不大于0.4 ，另加塑化劑以增加混凝土的和易性。3） 襯砌構件的最小混凝土厚度和鋼筋保護層。4） 管片生產工藝：振搗方式和養護條件的選擇。5） 嚴格的產品質量檢驗制度。6） 減少管片在堆放、運輸和拼裝過程中的損壞率。（2） ）管片制作精度1） 管片制作精度對于隧道防水效果具有很大的影響。管片制作精度不夠引起隧道漏水。2） 制作精度較差的管片，再加上拼裝誤差的累計，往往導數襯砌拼裝縫不密貼而出現了較大的初始接隙，當管片防水密封墊的彈性變形量不能適應初始接隙時就會漏水。 3）管片制作精度的不

14、夠，造成管片的頂碎和開裂，造成漏水。4）必須要有一個高精度的鋼模.（3） ）接縫防水的基本技術要求 1）保持永久的彈性狀態和具有足夠的承壓能力，使之適應隧道長期處于“蠕動”狀態而產生的接縫張開和錯動。2） 具有令人滿意的彈性期齡和工作效能。3） 與混凝土構件具有一定的粘結力。4） 能適應地下水的侵蝕。（4） ）二次襯砌1） 常采用雙層襯砌。2） 在外層裝配式襯砌已趨基本穩定的情況下，進行二次內襯澆搗，在內襯混凝土澆筑前應對隧道內側的滲漏點進行修補堵漏，污泥以高壓水沖澆、清理。3） 內襯混凝土層的厚度根據防水和內襯混凝土施工的需要，至少不得小于150mm，也有厚達 300mm。有在外層襯砌結構內

15、直接澆搗兩次內襯混凝土；也有在外層襯砌的內側面先噴注20mm厚的找平層，再鋪設油氈或合成橡膠類的防水層，再澆注內襯混凝土層。4） 內襯混凝土一般都采用混凝土泵再加鋼模臺車配合分段進行，每段大致為8 lOm左右。內襯混凝土每二十四小時進行一個施工循環。隧道頂拱部分混凝土質量不易保證，尚需預留壓漿孔進行壓注填實。5） 也有用噴射混凝土進行二次襯砌。沉管法的優點：第11章 沉管法施工（1） ）隧道可緊貼河床最低點設置，隧道較短（2） ）隧道主體結構在干塢中工廠化預制，具有很好的水密性（3） ）對地基的適應性強（4） ）接頭數量少，防水性能好缺點：（1） ）需要一個占地較大的干塢，市區內難以實施（2）

16、 ）基槽開挖數量較大，需要進行清淤，對航運和市區影響較大（3） ）管節浮運、沉放作業需考慮水文、氣象條件影響第14章 整體式隧道結構1、體式隧道結構形式以及受力特點和適用條件：（1） ）半襯砌結構：適用于堅硬的巖層，無水平應力影響，只構拱圈不構側墻。（2） ）厚拱薄墻襯砌結構： 適用中硬巖層； 特點拱將上部壓力傳到拱兩側的圍巖上，拱與薄墻無聯系。（3） ）直墻拱形襯砌結構：適用于一般巖層；是一種廣泛利用的隧道結構形式。（4） ）曲墻襯砌結構：適用水平、垂直應力相差較小，襯砌結構一般由拱圈、曲線形側墻和仰拱型底板組成。（5） ）復合襯砌結構：特點：初次支護初次襯砌二次襯砌。（6） ）連拱隧道結構

17、：適用于洞口地形狹窄，或者對兩洞間距有特殊要求的中短隧道。2、半襯砌結構的基本假定：（1） ）拱座彈性連接固定，可沿拱基線移動。（2） ）拱座與圍巖同時變形，符合溫克爾假定。（3） ）拱圈大部分位于脫離區，可忽略彈性抗力作用。（4） ）受力特征符合平截面假設，計算時按平面應變問題處理。3、直墻拱結構與半襯砌的區別4、直墻拱結構基本假定：（1） ）直墻拱結構是一個空間結構，但其縱向長度遠大于其跨度，可按平面應變問題處理。（2） ）拱圈與邊墻整體連接，地層壓力、結構自重等以梯形分布，拱圈抗力區假定為二次拋物線規律或不考慮（回填不密實時）；（3） ）邊墻視為彈性地基梁，彈性抗力按局部變形理論確定；（4） ）墻底與基巖間的摩擦力足夠大，克服剪力作用，不產生水平位移，因此，邊墻可視為絕對剛性的地基梁；（5） ）實際工程中邊墻與底板通常分別澆筑，計算中