隧道结构计算的结构力学法.ppt
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1、隧道结构计算的结构力学法,1.在分析过程中首先要确定地层压力,然后计算衬砌在地层压力和其他荷载作用下的内力分布,最后根据内力分布对衬砌结构断面进行验算。2.荷载结构法和计算地表结构所采用的结构力学方法基本相同,主要差别是衬砌结构在变形过程中要受到周围介质的限制,分为力法与位移法。3.拱形半衬砌隧道的结构计算:(1)半衬砌结构可简化为弹性固定平面无铰拱(计算模型)(2)拱顶截面建立位移协调方程,由拱顶截面的位移协调方程得拱脚处的位移和转角(3)将拱脚位移和转角方程代入拱顶截面位移协调方程,得关于未知力X1,X2的线性代数方程组,可得拱顶截面未知力(4)各截面强度校核。,4.拱形曲墙隧道的结构计算
2、:(1)假定弹性抗力为镰刀形分布,拱形曲墙式衬砌的计算模型为墙角弹性固定而两侧受周围约束的无铰拱(2)通过h点的变形协调条件计算弹性抗力h(3)计算主动荷载作用下衬砌的内力(4)h=1时衬砌的内力(5)求出最大抗力值h(6)用叠加的方法求出衬砌内任一点的内力。5.拱形曲墙隧道的结构计算模型:竖向荷载所引起的侧墙部分的变形,将受到侧面围岩的约束,形成一个抗力区,这里假定弹性抗力为镰刀形,其量值用3个特征值控制:抗力上零点对一般与对称中线夹角为40-60;抗力下零点在拱脚处;最大抗力点h在衬砌最大跨度处,一般在抗力区2/3处。6.拱形直墙隧道的局部变形法:在分析拱形直墙式隧道结构时,需将拱圈与直墙
3、分开考虑,拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱,弹性抗力假定为二次抛物线分布,边墙视为弹性地基梁,全部抗力有文克勒假设确定,墙顶和拱脚弹性固结,墙脚与基岩间有较大的摩擦力,无水平位移发生,他在基岩的作用视为刚性体。,7.外荷载产生的位移hp和直墙拱的结构计算:(1)由弹性地基梁公式,计算系数1,1,2,2(墙顶位移)(2)由主动荷载及单位弹性抗力所产生的h点位移计算单位弹性抗力所产生的位移h(3)由hp和h求得弹性抗力h(4)根据任一截面i处的内力表达式得拱的截面内力(5)求出直梁的内力(6)校核。8.隧道衬砌结构计算的矩阵力法计算步骤:(1)计算F0(2)计算SX并将其转化为SX(3)计算SP并将
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