内蒙古科技大学：《隧道工程》课程教学课件（PPT讲稿）第6章 隧道结构计算

隧道工程 第章隧道劣构计算

第6章隧道结构计第 第6章隧道结构计算 6.1概述 6.2隧道衬砌上的荷载类型及其组合 6.3半衬砌的计算 6.4曲墙式衬砌计算 6.5直墙式衬砌计算 6.6衬砌截面强度验算 6.7单元刚度矩阵 6.8结构刚度方程

第6章 隧道结构计算 6.1 概述 6.2 隧道衬砌上的荷载类型及其组合 6.3 半衬砌的计算 6.4 曲墙式衬砌计算 6.5 直墙式衬砌计算 6.6 衬砌截面强度验算 6.7 单元刚度矩阵 6.8 结构刚度方程

第6章隧道结构计算 6.1概述 1、引言 2、隧道结构体系的计算模型

6.1 概述 1、引言 2、隧道结构体系的计算模型

第6章隧道结构计第 1、引言 (1)隧道结构与地面结构的区别 隧道结构工程特性、设计原则和 方法与地面结构完全不同

1、引 言 ⑴ 隧道结构与地面结构的区别 隧道结构工程特性、设计原则和 方法与地面结构完全不同

隧道的结构体系是由围岩和支护 结构共同组成的。其中现在认为围 岩是主要的承载元素，支护结构是 辅助性的，但通常也是必不可少的， 在某些情况下，支护结构还是主要 起承载作用。这就是按现代岩石力 学原则设计支护结构的基本出发点。 的

隧道的结构体系是由围岩和支护 结构共同组成的。其中现在认为围 岩是主要的承载元素，支护结构是 辅助性的，但通常也是必不可少的， 在某些情况下，支护结构还是主要 起承载作用。这就是按现代岩石力 学原则设计支护结构的基本出发点

隧道开挖前岩体处于初始应力状态，谓之一次应力 状态；开挖隧道后引起了围岩应力的重分布，同时围岩 将产生向隧道内的位移，形成了新的应力场，称之为围 岩的二次应力状态，这种状态受到开挖方式（爆破、非爆 破)和方法（全断面开挖、分部开挖等）的强烈影响。如果 隧道围岩不能保持长期稳定，就必须设置支护结构，从 隧道内部对围岩施加约束，控制围岩变形，改善围岩的 应力状态，促使其稳定，这就是三次应力状态。显然这 种状态与支护结构类型、方法以及施设时间等有关。三 次应力状态满足稳定要求后就会形成一个稳定的洞室结 构，这样，这个力学过程才告结束

隧道开挖前岩体处于初始应力状态，谓之一次应力 状态；开挖隧道后引起了围岩应力的重分布，同时围岩 将产生向隧道内的位移，形成了新的应力场，称之为围 岩的二次应力状态，这种状态受到开挖方式(爆破、非爆 破)和方法(全断面开挖、分部开挖等)的强烈影响。如果 隧道围岩不能保持长期稳定，就必须设置支护结构，从 隧道内部对围岩施加约束，控制围岩变形，改善围岩的 应力状态，促使其稳定，这就是三次应力状态。显然这 种状态与支护结构类型、方法以及施设时间等有关。三 次应力状态满足稳定要求后就会形成一个稳定的洞室结 构，这样，这个力学过程才告结束

要进行支护结构设计，就必须充分认识和了解以下五方面的 问题： 围岩的初始应力状态，或称一次应力状态{石’，这部分内 容已在岩石力学中作了介绍； 开挖隧道后围岩的二次应力状态{62和位移场； ·判断围岩二次应力状态和位移场是否符合稳定性条件即围 岩稳定性准则。一般可表示为： } 式中的R,、R,是根据围岩的物理力学特性所确定的某些特 定指标

要进行支护结构设计，就必须充分认识和了解以下五方面的 问题： ▪ 围岩的初始应力状态，或称一次应力状态 , 这部分内 容已在岩石力学中作了介绍； ▪ 开挖隧道后围岩的二次应力状态 和位移场 ； ▪ 判断围岩二次应力状态和位移场是否符合稳定性条件即围 岩稳定性准则。一般可表示为： (5-1) 式中的 、 是根据围岩的物理力学特性所确定的某些特 定指标。   0    2    2 u (  ) (  )     = = , 0 , 0 2 2 1 2 F u R f  R 、 R1 R2

·设置支护结构后围岩的应力状态，亦称围岩的三次应 力状态{o和位移场月以及支护结构的内力M和位移6}。 ·判断支护结构安全度的准则，一般可写成： f({M6K1)=0 F2({8K2)=0 式中的K1、K,是支护结构材料的物理力学参数

▪ 设置支护结构后围岩的应力状态，亦称围岩的三次应 力状态 和位移场 ，以及支护结构的内力 和位移 。 ▪ 判断支护结构安全度的准则，一般可写成： 式中的 、 是支护结构材料的物理力学参数。   3    3 u M   (  ) (  )    = = , 0 , 0 2 2 1 1 F K f M K  K1 K2

第6章隧道络枸计算 (1)隧道结构与地面结构的区别 ●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 ●周边围岩在很大程度上是隧道 结构承载的主体

⑴ 隧道结构与地面结构的区别 ● 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 ● 周边围岩在很大程度上是隧道 结构承载的主体

第6章隧道结构计算 ()隧道结构与地面结构的区别 ● 隧道衬砌的设计计算必须结合围 岩自承能力进行，隧道衬砌除必须保 证有足够的净空外，还要求有足够的 强度，以保证在使用寿限内结构物有 可靠的安全度 ●对不同型式的衬砌结构物应用不 同方法进行强度计算

⑴ 隧道结构与地面结构的区别 ● 隧道衬砌的设计计算必须结合围 岩自承能力进行，隧道衬砌除必须保 证有足够的净空外，还要求有足够的 强度，以保证在使用寿限内结构物有 可靠的安全度 ● 对不同型式的衬砌结构物应用不 同方法进行强度计算