隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

1、第5章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算一. 隧道支護(hù)的結(jié)構(gòu)類型1.初期支護(hù)（外層襯砌）初期支護(hù)（外層襯砌） 2.后期支護(hù)（內(nèi)層襯砌）后期支護(hù)（內(nèi)層襯砌）初期支護(hù)的作用初期支護(hù)的作用主要是承受主要是承受“早期圍巖壓力早期圍巖壓力”，幫助圍巖達(dá)成施，幫助圍巖達(dá)成施工期間的工期間的“基本穩(wěn)定基本穩(wěn)定”，保證隧道在施工期間的安全，以便挖除坑道，保證隧道在施工期間的安全，以便挖除坑道內(nèi)巖體。內(nèi)巖體。 回憶補(bǔ)充：回憶補(bǔ)充：后期支護(hù)的作用后期支護(hù)的作用主要是作為安全貯備。主要是作為安全貯備。（1）錨噴支護(hù)（常規(guī)支護(hù)）錨噴支護(hù)（常規(guī)支護(hù)）適用于適用于圍巖穩(wěn)定性較好，開挖坑道后掌子面能基本穩(wěn)圍巖穩(wěn)定性較好，開挖坑道后掌子面

2、能基本穩(wěn)定的條件下定的條件下。 （2）超前支護(hù)（特殊支護(hù)）超前支護(hù)（特殊支護(hù)）超前支護(hù)是指在圍巖穩(wěn)定性較差的條件下，開挖前對未暴露圍巖部分超前支護(hù)是指在圍巖穩(wěn)定性較差的條件下，開挖前對未暴露圍巖部分實(shí)施的預(yù)加固和支護(hù)的工程措施。實(shí)施的預(yù)加固和支護(hù)的工程措施。超前支護(hù)超前支護(hù) 超前錨桿超前錨桿 超前管棚超前管棚 短管棚短管棚 長管棚長管棚 超前支護(hù)工藝復(fù)雜，且造超前支護(hù)工藝復(fù)雜，且造價(jià)很大，只適用于少數(shù)特價(jià)很大，只適用于少數(shù)特殊的圍巖條件，故超前支殊的圍巖條件，故超前支護(hù)又稱為護(hù)又稱為“特殊穩(wěn)定特殊穩(wěn)定措施措施”。超前支護(hù)的各。超前支護(hù)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)需要根據(jù)圍巖項(xiàng)技術(shù)參數(shù)需要根據(jù)圍巖的松散破碎程

3、度及隧道斷的松散破碎程度及隧道斷面大小等條件進(jìn)行特殊設(shè)面大小等條件進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。計(jì)。 （3）改良地層（特殊支護(hù)）改良地層（特殊支護(hù)）改良地層是指在圍巖穩(wěn)定性極差的條件下，開挖前對未暴露圍巖部分改良地層是指在圍巖穩(wěn)定性極差的條件下，開挖前對未暴露圍巖部分實(shí)施適宜的工程措施，將松散巖土膠結(jié)為整體，達(dá)到改良地層工程力實(shí)施適宜的工程措施，將松散巖土膠結(jié)為整體，達(dá)到改良地層工程力學(xué)性能、增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定能力的目的工程措施。學(xué)性能、增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定能力的目的工程措施。 改良地層改良地層 注漿加固注漿加固 深層攪拌樁深層攪拌樁 臨時(shí)凍結(jié)法臨時(shí)凍結(jié)法 超前小導(dǎo)管注漿超前小導(dǎo)管注漿 超前深孔圍幕注漿超前深孔圍幕注漿 2

4、.后期支護(hù)（內(nèi)層襯砌）后期支護(hù)（內(nèi)層襯砌）工程中常將用于保證圍巖處于長期穩(wěn)定狀態(tài)的剛度較大的人工支工程中常將用于保證圍巖處于長期穩(wěn)定狀態(tài)的剛度較大的人工支護(hù)結(jié)構(gòu)稱為護(hù)結(jié)構(gòu)稱為“后期支護(hù)后期支護(hù)”，或稱為，或稱為“內(nèi)層襯砌內(nèi)層襯砌”。內(nèi)層襯砌的內(nèi)層襯砌的作用作用主要是承受主要是承受“后期圍巖壓力后期圍巖壓力”，并提供，并提供“安全儲(chǔ)安全儲(chǔ)備備”，以及滿足構(gòu)造、美觀、降阻等方面的要求，保證隧道在服務(wù)，以及滿足構(gòu)造、美觀、降阻等方面的要求，保證隧道在服務(wù)期的長期穩(wěn)定和安全。期的長期穩(wěn)定和安全。 內(nèi)層襯砌多采用就地模筑混凝土或鋼筋混凝土，也可以采用噴射混內(nèi)層襯砌多采用就地模筑混凝土或鋼筋混凝土，也可以

5、采用噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土，還可以采用拼裝襯砌。凝土或噴射鋼纖維混凝土，還可以采用拼裝襯砌。 其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸可根據(jù)限界要求、成拱作用和結(jié)構(gòu)受力要求予以其結(jié)構(gòu)形狀和尺寸可根據(jù)限界要求、成拱作用和結(jié)構(gòu)受力要求予以調(diào)整。除自穩(wěn)能力特別好的圍巖條件以外，普通鐵路隧道和公路隧調(diào)整。除自穩(wěn)能力特別好的圍巖條件以外，普通鐵路隧道和公路隧道中均應(yīng)設(shè)置就地模筑混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)層襯砌，但高速鐵路道中均應(yīng)設(shè)置就地模筑混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)層襯砌，但高速鐵路隧道只允許采用就地模筑混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)層襯砌。隧道只允許采用就地模筑混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)層襯砌。 1初期支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的選擇原則初期支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的選擇

6、原則“圍巖不穩(wěn)，支護(hù)幫助，遇強(qiáng)則弱，遇弱則強(qiáng)，按需圍巖不穩(wěn)，支護(hù)幫助，遇強(qiáng)則弱，遇弱則強(qiáng)，按需提供，先柔后剛，量測監(jiān)控，動(dòng)態(tài)調(diào)整提供，先柔后剛，量測監(jiān)控，動(dòng)態(tài)調(diào)整” 一般而言，開挖坑道后，若圍巖完全能夠自穩(wěn)，則無須人工支護(hù)。若一般而言，開挖坑道后，若圍巖完全能夠自穩(wěn)，則無須人工支護(hù)。若圍巖不能滿足工程穩(wěn)定和安全的要求，則必須加以人工支護(hù)結(jié)構(gòu)，才圍巖不能滿足工程穩(wěn)定和安全的要求，則必須加以人工支護(hù)結(jié)構(gòu)，才能使其進(jìn)入基本穩(wěn)定狀態(tài)。圍巖自穩(wěn)能力強(qiáng)的支護(hù)就要弱，圍巖自穩(wěn)能使其進(jìn)入基本穩(wěn)定狀態(tài)。圍巖自穩(wěn)能力強(qiáng)的支護(hù)就要弱，圍巖自穩(wěn)能力差的，支護(hù)就要強(qiáng)；且應(yīng)優(yōu)先采用柔性支護(hù)，以充分利用圍巖的能力差的，支護(hù)

7、就要強(qiáng)；且應(yīng)優(yōu)先采用柔性支護(hù)，以充分利用圍巖的固有的自穩(wěn)能力。若能達(dá)成圍巖穩(wěn)定，就不必增加支護(hù)強(qiáng)度和剛度；固有的自穩(wěn)能力。若能達(dá)成圍巖穩(wěn)定，就不必增加支護(hù)強(qiáng)度和剛度；若不能達(dá)成圍巖穩(wěn)定，就必須及時(shí)增加支護(hù)強(qiáng)度和剛度，直至采用混若不能達(dá)成圍巖穩(wěn)定，就必須及時(shí)增加支護(hù)強(qiáng)度和剛度，直至采用混凝土或鋼筋混凝土等剛性襯砌；支護(hù)的強(qiáng)度和剛度大小應(yīng)與圍巖的穩(wěn)凝土或鋼筋混凝土等剛性襯砌；支護(hù)的強(qiáng)度和剛度大小應(yīng)與圍巖的穩(wěn)定能力相適應(yīng)，應(yīng)與圍巖的變形動(dòng)態(tài)相適應(yīng)。定能力相適應(yīng)，應(yīng)與圍巖的變形動(dòng)態(tài)相適應(yīng)。二.初期支護(hù)結(jié)構(gòu)類型的選擇原則及組合形式閉塞山村上演閉塞山村上演“愚公鉆山愚公鉆山”壯舉壯舉u 馬蹄溝村四面環(huán)山，

8、風(fēng)景秀美，離十堰市城區(qū)只有9公里，但由于大山的阻隔，村民們到十堰市城區(qū)趕集，要翻越三座大山，需3個(gè)多小時(shí)。u 村民們世代用雙腳，在大山里踩出的一條羊腸小路，成了這個(gè)小山村與外界唯一的通道。幾年前，就有村民摔死在山崖下。這幾年，在山路上摔斷腰椎、胳膊和腿的村民就有六七人。u 村里自行籌資，支部書記找了兩個(gè)爆破手，拉起了一個(gè)20余人的土班子施工隊(duì)，沒有防護(hù)通風(fēng)設(shè)施，全憑村民雙手開挖，歷經(jīng)5年多次停工，最終打通隧道。u 馬蹄溝村與十堰市城區(qū)的路程由原來的3個(gè)多小時(shí)縮短為半小時(shí)。5.1隧道結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型隧道結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算模型一一隧道工程的隧道工程的受力特點(diǎn)受力特點(diǎn)1.主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：隧道結(jié)構(gòu)的

9、圍巖既是作用于支護(hù)結(jié)隧道結(jié)構(gòu)的圍巖既是作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載來源，又與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成承載體構(gòu)上的荷載來源，又與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成承載體系。系。隧道襯砌應(yīng)具有足夠的強(qiáng)，以保證在使用年限內(nèi)結(jié)隧道襯砌應(yīng)具有足夠的強(qiáng)，以保證在使用年限內(nèi)結(jié)構(gòu)物有可靠的安全性。隧道襯砌埋置于地下，它的構(gòu)物有可靠的安全性。隧道襯砌埋置于地下，它的受力變形與圍巖密切相關(guān)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一受力變形與圍巖密切相關(guān)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖作為一個(gè)統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同作用。這種作用個(gè)統(tǒng)一的受力體系相互約束，共同作用。這種作用正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。正是地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別。2. 隧道周邊圍巖的地質(zhì)環(huán)境對隧道支護(hù)

10、結(jié)構(gòu)的計(jì)隧道周邊圍巖的地質(zhì)環(huán)境對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算起著決定性作用。算起著決定性作用。3.作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載受到施工方法和施工作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載受到施工方法和施工時(shí)間的影響。時(shí)間的影響。4.隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全與否，既要考慮到支隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全與否，既要考慮到支護(hù)結(jié)構(gòu)能否承載，又要考慮到圍巖是否失穩(wěn)。護(hù)結(jié)構(gòu)能否承載，又要考慮到圍巖是否失穩(wěn)。 目前，在設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，主要采用兩類計(jì)算模型：目前，在設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，主要采用兩類計(jì)算模型： 一類是以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載同時(shí)考慮其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形約束作用的模型，即結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。該模型仿效地面結(jié)構(gòu)的計(jì)

11、算模型，即將荷載作用在結(jié)構(gòu)上，用一般結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算。適用于圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和坍塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)壓力”的情況 另一類模型即巖體力學(xué)模型。巖體力學(xué)模型。它是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承受荷載的隧道結(jié)構(gòu)體系，故又稱為復(fù)合整體模型。這種模型中視圍巖為承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)則約束圍巖變形。二、計(jì)算模型二、計(jì)算模型 結(jié)構(gòu)力學(xué)法在隧道工程的初期被廣泛使用，因?yàn)樗c當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)水平相符。在當(dāng)時(shí)的施工條件下，隧道開挖后采用木支撐等進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，結(jié)構(gòu)與圍巖之間不能有效的緊密接觸，因?yàn)橐矡o法制止圍巖變形松弛以及由此產(chǎn)生的“松動(dòng)壓力”，支護(hù)結(jié)構(gòu)只能像拱結(jié)構(gòu)一樣進(jìn)行工作。又被稱為荷載-結(jié)

12、構(gòu)模型。5.2結(jié)構(gòu)力學(xué)方法結(jié)構(gòu)力學(xué)方法一、基本原理將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)作將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開來考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖作為荷載主要來源，同時(shí)為承載主體，圍巖作為荷載主要來源，同時(shí)考慮其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形起約束作用，通過考慮其對支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形起約束作用，通過彈性支撐實(shí)現(xiàn)。彈性支撐實(shí)現(xiàn)。5.2結(jié)構(gòu)力學(xué)方法結(jié)構(gòu)力學(xué)方法適用：適用：圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖因過分變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖圍巖“松動(dòng)壓力松動(dòng)壓力”的情況。尤其是對模筑襯砌。的情況。尤其是對模筑襯砌。關(guān)鍵問題：關(guān)鍵問題：如何確定作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載，其中最主要的是圍如何確定

13、作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載，其中最主要的是圍巖所產(chǎn)生的松動(dòng)壓力，以及彈性支承對支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性巖所產(chǎn)生的松動(dòng)壓力，以及彈性支承對支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性抗力。抗力。圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的處理方法：圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的處理方法：主動(dòng)荷載模式：主動(dòng)荷載模式：不考慮圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用，支護(hù)結(jié)構(gòu)不考慮圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相互作用，支護(hù)結(jié)構(gòu) 在主在主 動(dòng)荷載下可自由變形。適用于軟弱圍巖沒有能力約束襯砌情況。動(dòng)荷載下可自由變形。適用于軟弱圍巖沒有能力約束襯砌情況。主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載（圍巖彈性約束、彈性抗力）的模式主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載（圍巖彈性約束、彈性抗力）的模式圍巖不僅對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加主動(dòng)荷載，而且施加約束反力。適

14、用于各類圍巖。圍巖不僅對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加主動(dòng)荷載，而且施加約束反力。適用于各類圍巖。實(shí)際荷載模式：實(shí)際荷載模式：用測量儀器實(shí)地量測作用在襯砌上的荷載值。用測量儀器實(shí)地量測作用在襯砌上的荷載值。二、隧道襯砌受力變形特點(diǎn)圖5-2 隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)三、隧道襯砌承受的荷載（一）主動(dòng)荷載（二）被動(dòng)荷載（即圍巖的彈性抗力）1、主要荷載、主要荷載2、附加荷載、附加荷載它是指長期及經(jīng)常作用的荷載，如它是指長期及經(jīng)常作用的荷載，如圍巖松動(dòng)壓力圍巖松動(dòng)壓力、支護(hù)結(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)的自重、地下水壓力及列車、汽車活載等。構(gòu)的自重、地下水壓力及列車、汽車活載等。它是指偶然的、非經(jīng)常作用的荷載，如溫差應(yīng)力、施工荷它是指偶然

15、的、非經(jīng)常作用的荷載，如溫差應(yīng)力、施工荷載、灌漿壓力、凍脹力及地震力等。載、灌漿壓力、凍脹力及地震力等。（一）主動(dòng)荷載一般僅考慮主要荷載，只有在特殊情況時(shí)，如一般僅考慮主要荷載，只有在特殊情況時(shí)，如7級以上地震區(qū)，或級以上地震區(qū)，或嚴(yán)寒嚴(yán)寒 地區(qū)凍脹性土壤的洞口段襯砌，才按主要荷載加附加荷載來檢地區(qū)凍脹性土壤的洞口段襯砌，才按主要荷載加附加荷載來檢算。算。（二）被動(dòng)荷載（即圍巖的彈性抗力）iiiiK所謂所謂彈性抗力彈性抗力就是指由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的就是指由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束反力。變形而引起的圍巖對支護(hù)結(jié)構(gòu)的約束反力。 支護(hù)結(jié)構(gòu)表面某點(diǎn)支護(hù)結(jié)構(gòu)表面

16、某點(diǎn)i的位移（即對應(yīng)的圍巖表面某點(diǎn)的壓縮變的位移（即對應(yīng)的圍巖表面某點(diǎn)的壓縮變 在該點(diǎn)處圍巖的彈性抗力在該點(diǎn)處圍巖的彈性抗力 K圍巖的彈性抗力系數(shù)圍巖的彈性抗力系數(shù)溫克爾假定溫克爾假定四、隧道襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法4檢算襯砌截面的承載力檢算襯砌截面的承載力 （一）主動(dòng)荷載模式（二）主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載模式隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要內(nèi)容隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算的主要內(nèi)容：1按工程類比方法初步擬定襯砌斷面的幾何尺寸按工程類比方法初步擬定襯砌斷面的幾何尺寸2確定作用在襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載確定作用在襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載3按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，求出截面的內(nèi)力（彎矩和軸力）按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，求出截面的內(nèi)力（彎矩和軸

17、力）（一）主動(dòng)荷載模式1、彈性固定的無鉸拱、彈性固定的無鉸拱2、圓形襯砌、圓形襯砌適用于這類計(jì)算模式的常有適用于這類計(jì)算模式的常有半襯砌半襯砌。用先拱后墻施工時(shí)，先。用先拱后墻施工時(shí)，先作好的拱圈在挖馬口前的工作情況也是這種半襯砌。這種拱作好的拱圈在挖馬口前的工作情況也是這種半襯砌。這種拱圈的拱腳支承在彈性圍巖上，故稱彈性固定無鉸拱。半襯砌圈的拱腳支承在彈性圍巖上，故稱彈性固定無鉸拱。半襯砌拱圈的拱矢和跨度比值一般是不大的，當(dāng)豎向荷載作用時(shí)，拱圈的拱矢和跨度比值一般是不大的，當(dāng)豎向荷載作用時(shí)，大部分情況下，拱圈都是向坑道內(nèi)變形，不產(chǎn)生彈性抗力。大部分情況下，拱圈都是向坑道內(nèi)變形，不產(chǎn)生彈性抗力

18、。修建在修建在軟土地層中的圓形襯砌軟土地層中的圓形襯砌，也常常按主動(dòng)荷載模式進(jìn)，也常常按主動(dòng)荷載模式進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。承受的荷載主要有土壓力、水壓力、結(jié)構(gòu)自行結(jié)構(gòu)計(jì)算。承受的荷載主要有土壓力、水壓力、結(jié)構(gòu)自重和與之相平衡的地基反力。重和與之相平衡的地基反力。半襯砌的計(jì)算半襯砌的計(jì)算（二）主動(dòng)荷載加被動(dòng)荷載模式n襯砌結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生的彈性抗力的大小和分布形態(tài)取決于襯砌結(jié)構(gòu)在主動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生的彈性抗力的大小和分布形態(tài)取決于襯砌結(jié)構(gòu)的變形，而襯砌結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關(guān)，所以襯砌結(jié)構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)的變形，而襯砌結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關(guān)，所以襯砌結(jié)構(gòu)的計(jì)算是一個(gè)非線性問題，必須采用迭代解法或某些線

19、性化的假定。例的計(jì)算是一個(gè)非線性問題，必須采用迭代解法或某些線性化的假定。例如，假設(shè)彈性抗力的分布形狀為已知，或采用彈性地基梁的理論，或用如，假設(shè)彈性抗力的分布形狀為已知，或采用彈性地基梁的理論，或用彈性支承代替彈性抗力等等。于是，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的問題，就成了彈性支承代替彈性抗力等等。于是，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析的問題，就成了通常的超靜定結(jié)構(gòu)求解。通常的超靜定結(jié)構(gòu)求解。1、假定抗力區(qū)范圍及抗力分布規(guī)律法、假定抗力區(qū)范圍及抗力分布規(guī)律法 （簡稱（簡稱“假定抗力圖形法假定抗力圖形法”）2、彈性地基梁法、彈性地基梁法3、彈性支承法、彈性支承法 該法的計(jì)算特點(diǎn)是假定抗力的該法的計(jì)算特點(diǎn)是假定抗力的分布范圍

20、的分布規(guī)律，如上、分布范圍的分布規(guī)律，如上、下零點(diǎn)和最大值的位置。該法下零點(diǎn)和最大值的位置。該法計(jì)算拱形襯砌計(jì)算拱形襯砌(馬蹄形襯砌馬蹄形襯砌)的的內(nèi)力的計(jì)算簡圖如圖所示。圖內(nèi)力的計(jì)算簡圖如圖所示。圖中假定拱部正中為脫離區(qū)，以中假定拱部正中為脫離區(qū)，以下為抗力區(qū)。下為抗力區(qū)。 圖5-3假定抗力圖形法計(jì)算簡圖1、假定抗力區(qū)范圍及、假定抗力區(qū)范圍及抗力分布規(guī)律法抗力分布規(guī)律法局部變形地基梁法由局部變形地基梁法由納烏莫納烏莫夫夫首創(chuàng)，一般用于計(jì)算直墻首創(chuàng)，一般用于計(jì)算直墻拱形初砌的內(nèi)力，計(jì)算簡圖拱形初砌的內(nèi)力，計(jì)算簡圖如圖所示。如圖所示。 該法計(jì)算拱形直墻襯砌該法計(jì)算拱形直墻襯砌內(nèi)力的特點(diǎn)，是將拱圈

21、和邊內(nèi)力的特點(diǎn)，是將拱圈和邊墻分為兩個(gè)單元分別進(jìn)行計(jì)墻分為兩個(gè)單元分別進(jìn)行計(jì)算，而在各自的計(jì)算中考慮算，而在各自的計(jì)算中考慮相互影響。相互影響。 圖5-4 局部變形地基梁法計(jì)算簡圖2、彈性地基梁法、彈性地基梁法利用彈性支承法計(jì)算隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的基本思想是：采用符合利用彈性支承法計(jì)算隧道襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的基本思想是：采用符合“局局部變形原理部變形原理”的彈簧來模擬隧道圍巖，而將襯砌與圍巖所組成的隧道的彈簧來模擬隧道圍巖，而將襯砌與圍巖所組成的隧道結(jié)構(gòu)體系離散化成有限個(gè)襯砌單元和彈簧單元所組成的組合體。采用結(jié)構(gòu)體系離散化成有限個(gè)襯砌單元和彈簧單元所組成的組合體。采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解該體系即可求得襯砌

22、內(nèi)力。結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求解該體系即可求得襯砌內(nèi)力。3、彈性支承法、彈性支承法五、襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 算出襯砌內(nèi)力后，還須進(jìn)行隧道襯砌截面強(qiáng)度檢算。襯砌的任算出襯砌內(nèi)力后，還須進(jìn)行隧道襯砌截面強(qiáng)度檢算。襯砌的任一截面均應(yīng)滿足安全檢算要求。根據(jù)一截面均應(yīng)滿足安全檢算要求。根據(jù)隧規(guī)隧規(guī)規(guī)定一般地區(qū)單規(guī)定一般地區(qū)單線隧道整體式襯砌、線隧道整體式襯砌、 單線隧道偏壓襯砌、單線隧道偏壓襯砌、 單線拱形明洞，采單線拱形明洞，采用用概率極限狀態(tài)法概率極限狀態(tài)法計(jì)算；鐵路隧道其他結(jié)構(gòu)以及公路隧道襯砌計(jì)算；鐵路隧道其他結(jié)構(gòu)以及公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)采用破損階段法破損階段法或容許應(yīng)力法計(jì)算?；蛉菰S應(yīng)力法計(jì)算。（一）按極

23、限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的隧道結(jié)構(gòu)截面檢算按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)檢算規(guī)定：按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)檢算規(guī)定：（1）承載力及穩(wěn)定：）承載力及穩(wěn)定：結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載能力（包括壓屈結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進(jìn)行承載能力（包括壓屈失穩(wěn)）的計(jì)算，必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性計(jì)算。失穩(wěn)）的計(jì)算，必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性計(jì)算。（2）變形：）變形：對使用上需要控制變形值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算對使用上需要控制變形值的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行變形驗(yàn)算。（3）抗裂及裂縫寬度：）抗裂及裂縫寬度：對使用上要求不出現(xiàn)裂縫的混凝土構(gòu)件，對使用上要求不出現(xiàn)裂縫的混凝土構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行混凝土抗裂驗(yàn)算；對鋼筋混凝土構(gòu)件，應(yīng)驗(yàn)算其裂縫寬度應(yīng)進(jìn)行混凝土抗裂驗(yàn)算；對鋼筋混凝土構(gòu)件，應(yīng)驗(yàn)算其裂縫寬度。1、承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算、承載能力極限狀態(tài)驗(yàn)算2、正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算、正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算（5-35）（5-36）（二）按破損階段法及允許應(yīng)力法設(shè)計(jì)檢算bhRKNaK安全系數(shù)；安全系數(shù)； N軸向力軸向力； Ra混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度；混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度； 抗拉強(qiáng)度檢算：抗拉強(qiáng)度檢算：)h/(6ebhR75. 1KN02l式中式中： Rl混凝土的抗拉極限強(qiáng)度；混凝土的抗拉極限強(qiáng)度； 抗壓強(qiáng)度檢算：抗壓強(qiáng)度檢算