隧道支护结构的计算详解.ppt

第5章 隧道支护结构的计算;一. 隧道支护的结构类型;（1）锚喷支护（常规支护）;（2）超前支护（特殊支护）;（3）改良地层（特殊支护）;2.后期支护（内层衬砌）;1．初期支护结构类型的选择原则;闭塞山村上演“愚公钻山”壮举 ;;2. 隧道周边围岩的地质环境对隧道支护结构的计算起着决定性作用。 3.作用在支护结构上的荷载受到施工方法和施工时间的影响。 4.隧道工程支护结构的安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑到围岩是否失稳。; 目前，在设计隧道的结构体系时，主要采用两类计算模型： ● 一类是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载同时考虑其对支护结构的变形约束作用的模型，即结构力学模型。该模型仿效地面结构的计算模型，即将荷载作用在结构上，用一般结构力学的方法计算。适用于围岩因过分变形而发生松弛和坍塌，支护结构主动??担围岩“松动压力”的情况 ● 另一类模型即岩体力学模型。它是将支护结构与围岩视为一体，作为共同承受荷载的隧道结构体系，故又称为复合整体模型。这种模型中视围岩为承载单元，支护结构则约束围岩变形。;结构力学法在隧道工程的初期被广泛使用，因为它与当时的施工技术水平相符。在当时的施工条件下，隧道开挖后采用木支撑等进行临时支护，结构与围岩之间不能有效的紧密接触，因为也无法制止围岩变形松弛以及由此产生的“松动压力”，支护结构只能像拱结构一样进行工作。又被称为荷载-结构模型。;一、基本原理;适用：;围岩与支护结构相互作用的处理方法：;二、隧道衬砌受力变形特点;三、隧道衬砌承受的荷载;1、主要荷载;（二）被动荷载（即围岩的弹性抗力）;四、隧道衬砌结构的计算方法;（一）主动荷载模式;半衬砌的计算;（二）主动荷载加被动荷载模式; 该法的计算特点是假定抗力的分布范围的分布规律，如上、下零点和最大值的位置。该法计算拱形衬砌(马蹄形衬砌)的内力的计算简图如图所示。图中假定拱部正中为脱离区，以下为抗力区。 ;局部变形地基梁法由纳乌莫夫首创，一般用于计算直墙拱形初砌的内力，计算简图如图所示。 该法计算拱形直墙衬砌内力的特点，是将拱圈和边墙分为两个单元分别进行计算，而在各自的计算中考虑相互影响。 ;利用弹性支承法计算隧道衬砌结构内力的基本思想是：采用符合“局部变形原理”的弹簧来模拟隧道围岩，而将衬砌与围岩所组成的隧道结构体系离散化成有限个衬砌单元和弹簧单元所组成的组合体。采用结构力学方法求解该体系即可求得衬砌内力。;五、衬砌结构强度检算 ;（一）按极限状态法设计的隧道结构截面检算;（二）按破损阶段法及允许应力法设计检算;现代隧道施工技术的发展，特别是锚喷支护技术和新奥法在隧道施工中的应用，使得隧道开挖后，能及时地给围岩必要的约束，抑制其变形，避免围岩因变形过度而产生松动压力。此时隧道开挖所引起的应力重分布将由围岩和支护体系共同承担，从而达到新的应力平衡，这种作用是在支护结构与围岩共同变形过程中对支护施加的压力，称为“形变压力”。;岩体力学方法主要是对锚喷支护进行预设计。;5.4 隧道洞门计算;复习重点