地下建筑結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)4

1、地下建筑結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí) 4 1、半襯砌結(jié)構(gòu)：在堅(jiān)硬巖層中，若側(cè)壁無(wú)坍塌危險(xiǎn)， 僅頂部巖石可能有局部滑落時(shí)，可僅施作頂部襯砌，不作邊 墻，只噴一層不小于 20mm 厚的水泥砂漿護(hù)面， 即半襯砌結(jié) 構(gòu)。 厚拱薄墻襯砌結(jié)構(gòu)：在中硬巖層中，拱頂所受的力 可通過(guò)拱腳大部分傳給巖體，充分利用巖石的強(qiáng)度，使邊墻 所受的力大為減少，從而減少邊墻的厚度，形成厚拱薄墻結(jié) 構(gòu)。 直墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)：在一般或較差巖層中的隧道結(jié) 構(gòu)，通常是拱頂與邊墻澆在一起，形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，即直 墻拱形襯砌結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用的隧道結(jié)構(gòu)形式。 曲墻襯砌 結(jié)構(gòu)：在很差的巖層中，巖體松散破碎且易于坍塌，襯砌結(jié) 構(gòu)一般由拱圈、曲線形側(cè)墻和仰拱底板組成，

2、形成曲墻襯砌 結(jié)構(gòu)。復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)：復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為圍巖具有自支 承能力，支護(hù)的作用首先是加固和穩(wěn)定圍巖，使圍巖的自承 能力可充分發(fā)揮，從而可允許圍巖發(fā)生一定的變形和由此減 薄支護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度。 2 、 根據(jù)半襯砌結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和受力特征， 其內(nèi)力計(jì)算的基本假定如下： （ 1）半襯砌結(jié)構(gòu)的墻與拱腳基 本上互不聯(lián)系，故拱圈對(duì)薄墻影響很小； （ 2）拱腳處的約束 既非鉸結(jié)， 亦非完全剛性固定， 而是介于兩者之間的“彈性固 定”，即只能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)和沿拱軸切線方向的位移， 且?guī)r層將隨 拱腳一起變形，并服從 E.Winkler 假設(shè)；（ 3）半襯砌結(jié)構(gòu)在 各種垂直荷載作用下，拱圈的絕大部分位于脫離區(qū)，因此，

3、可不計(jì)彈性抗力的影響； （ 4）半襯砌結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是一個(gè)空 間結(jié)構(gòu)，但由于其縱向較之其跨度方向大的多，受力特征符 合平截面假設(shè)，計(jì)算時(shí)按平面應(yīng)變問(wèn)題處理。3、 直墻拱 結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)基本假定： （ 1）直墻拱結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，但 其縱向長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于其跨度，可按平面應(yīng)變問(wèn)題處理。 （ 2）拱 圈與邊墻整體連接，地層壓力、結(jié)構(gòu)自重等以梯形分布，拱 圈抗力區(qū)假定為二次拋物線規(guī)律或不考慮（回填不密實(shí)時(shí)） ； （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(chǎn) 生水平位移，因此，邊墻可視為絕對(duì)剛性的地基梁； （ 5）實(shí) 際工程中邊墻與底板通常分別澆筑

4、，計(jì)算中不予考慮。4 、 連拱隧道：是洞體襯砌結(jié)構(gòu)相連的一種特殊雙洞結(jié)構(gòu)形式， 即連拱隧道的側(cè)墻相連。 5. 襯砌結(jié)構(gòu)類型和尺寸，應(yīng)根據(jù) 使用要求、圍巖級(jí)別、圍巖地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件、隧道 埋置位置、 結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)， 并結(jié)合工程施工條件、 環(huán)境條件， 通過(guò)工程類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算綜合分析確定。 6 、 復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu) 洞周承載環(huán)形成的兩種方法： 1）通過(guò)錨桿支護(hù)所及的范圍 內(nèi)形成了承載力較強(qiáng)的承載環(huán)； 2 ）施作襯砌結(jié)構(gòu)，或施作 由噴層（必要時(shí)同時(shí)設(shè)置錨桿和網(wǎng)筋）和襯砌結(jié)構(gòu)共同組成 的復(fù)合結(jié)構(gòu)， 使襯砌結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)成為洞周承載環(huán)。 7、 連 拱隧道優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)： 1 ）優(yōu)點(diǎn)：雙洞軸線間距很小，減小占

5、 地，便于洞外接線。 2 )缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)、施工復(fù)雜，工程造價(jià) 高、工期長(zhǎng)。 8、 隧道內(nèi)輪廓線是決定襯砌斷面大小最基本 的要素，要考慮如下因素：結(jié)構(gòu)受力和行車界限；從經(jīng) 濟(jì)上、美學(xué)上加以比較，以求得合理的斷面形式；行車道 寬、兩側(cè)路緣帶寬、中隔墻寬、建筑界限高度因素；洞內(nèi) 排水、通風(fēng)、照明、消防、營(yíng)運(yùn)管理等附屬設(shè)施所需空間； 圍巖壓力影響、施工方法等必要的富余量。9、連拱 隧道結(jié)構(gòu)中，中墻和二次襯砌的連接形式主要可分為以下四 種形式： 上部支撐形式： 將中墻作為雙洞結(jié)構(gòu)的共同部分， 二次襯砌的拱腳支撐在中墻的上部，中墻設(shè)計(jì)得相對(duì)較厚。 貼壁式支撐形式：將雙洞按兩個(gè)獨(dú)立的洞來(lái)考慮，中墻相 對(duì)獨(dú)立于

6、左右洞的結(jié)構(gòu)，成為雙洞間的充填結(jié)構(gòu)。在中墻先 行施工結(jié)束后，二次襯砌的施筑和單洞的方法相同；下部 支撐形式：介于上部支撐和貼壁式支撐之間，二次襯砌的支 撐點(diǎn)轉(zhuǎn)移到中墻的基礎(chǔ)上；混合式支撐形式：將中墻設(shè)計(jì) 成非對(duì)稱形式，是和形式的混合使用。1、埋設(shè)在土層 中的建筑物，按其埋置深淺可分為深埋式結(jié)構(gòu)和淺埋式結(jié)構(gòu) 兩大類。 2、 淺埋式結(jié)構(gòu)：是指其覆蓋土層較薄，不能滿足 壓力拱成拱條件H 土( 22.5 ) hl , hl為壓力拱高或軟 土地層中覆蓋層厚度小于結(jié)構(gòu)尺寸的地下結(jié)構(gòu)。3、 淺埋式 結(jié)構(gòu)形式可分為以下三種： ( 1 )直墻拱形結(jié)構(gòu)； ( 2)矩形框 架結(jié)構(gòu)；( 3)梁板式結(jié)構(gòu)。 4、 一般淺

7、埋式結(jié)構(gòu)，常采用明 挖法施工，比較經(jīng)濟(jì)；但在地面環(huán)境條件要求苛刻的地段， 也可采用管幕法、箱涵頂進(jìn)法等暗挖法施工。5、直墻拱形 結(jié)構(gòu)拱頂部分按照其軸線形狀又可分為：半圓拱、割圓拱和 拋物線拱。 6、淺埋式結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)，在特殊荷載與其他荷 載共同作用下，按彎矩及軸力對(duì)構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，要考 慮材料在動(dòng)載作用下的強(qiáng)度提高，而剪力和扭力對(duì)構(gòu)件進(jìn)行 強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，則材料強(qiáng)度不提高。 7 、變形縫分為兩種：一 種是防止由于溫度變化或混凝土收縮而引起結(jié)構(gòu)破壞所設(shè) 置的縫，稱為伸縮縫；另一種是防止由于不同的結(jié)構(gòu)類型 （或 結(jié)構(gòu)相鄰部分具有不同荷載）或不同地基承載力而引起結(jié)構(gòu) 不均勻沉陷所設(shè)置的縫，稱為沉降縫

8、。 8、淺埋結(jié)構(gòu)變形縫 的構(gòu)造方式主要分三類：嵌縫式、 貼附式、埋入式。 1、 盾 構(gòu)法隧道的設(shè)計(jì)內(nèi)容基本上可以分為三個(gè)階段進(jìn)行：1）第 一階段為隧道的方案設(shè)計(jì)，以確定隧道的線路、線形、埋置 深度以及隧道的橫截面形狀與尺寸等； 2）第二階段為襯砌 結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)，其中包括管片的分類、厚度、分塊、接頭 形式、管片孔洞、螺孔等； 3）第三階段為管片內(nèi)力的計(jì)算 及斷面設(shè)計(jì)。 2、盾構(gòu)由盾殼、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、取土機(jī)構(gòu)、拼裝 或現(xiàn)澆襯砌機(jī)構(gòu)以及盾尾等部分組成3 、盾構(gòu)按開(kāi)挖方式分 類： 手掘式盾構(gòu)，開(kāi)挖和出土可用人工進(jìn)行 半機(jī)械 式盾構(gòu)，大部分的開(kāi)挖工作和出土由機(jī)械進(jìn)行機(jī)械式盾 構(gòu)，從開(kāi)挖到出土均采用機(jī)械 4

9、、盾構(gòu)按開(kāi)挖面的支護(hù)方式 分類：無(wú)固定支護(hù)式的盾構(gòu)固定機(jī)械支護(hù)式盾構(gòu) 工作面近旁帶有氣壓室的盾構(gòu) 泥水加壓式盾構(gòu) 土 壓式盾構(gòu)5、盾構(gòu)法的施工過(guò)程在隧道某段的一端建造 豎井或基坑，以供盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁 開(kāi)孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線，和向另一豎井或基坑的 設(shè)計(jì)孔洞推進(jìn)；盾構(gòu)掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌的一環(huán)長(zhǎng)度； 千斤頂頂在已拼裝好的管片上，使盾構(gòu)前進(jìn)；縮回千 斤頂；用舉重設(shè)備拼裝管片襯砌，同時(shí)在開(kāi)挖面進(jìn)行開(kāi)挖。 6、盾構(gòu)隧道橫截面一般有圓形、矩形、半圓形、馬蹄形等 形式，襯砌最常用的橫截面形式為圓形與矩形。7、擠壓混 凝土襯砌：即在盾尾剛澆搗而未硬化的混凝土處在高壓作用 下，作為

10、盾尾推進(jìn)的后座，盾尾在推進(jìn)的過(guò)程中，不產(chǎn)生建 筑空隙，空隙由注入的混凝土直接填充。8、擠壓混凝 土襯砌施工方法的特點(diǎn)：（1）自動(dòng)化程度高，施工速度快； （2）整體式襯砌結(jié)構(gòu)可以達(dá)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 薄形襯砌的抗裂性能；（4）在滲透性較大的砂礫層中要達(dá)到 防水要求尚有困難。 9、隧道襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須滿足的 兩個(gè)基本要求： 1）滿足施工階段及使用階段結(jié)構(gòu)、剛度的 要求，以及承受諸如水、土壓力以及一些特殊使用要求的外 荷載； 2）能提供一個(gè)滿足使用功能要求的環(huán)境條件，保證 隧道內(nèi)部的干燥和潔凈。 10、對(duì)接縫防水材料的基本要求 為：

11、1）保持永久的彈性狀態(tài)和具有足夠的承壓能力，使之 適應(yīng)隧道長(zhǎng)期處于“蠕動(dòng)”狀態(tài)而產(chǎn)生的接縫張開(kāi)和錯(cuò)動(dòng)。 2 ） 具有令人滿意的彈性期齡和工作效能。 3 ）與混凝土構(gòu)件具 有一定的粘結(jié)力。 4）能適應(yīng)地下水的侵蝕。 11 、 圓形盾構(gòu) 隧道襯砌斷面有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）可以等同地承受各方向外部 壓力，尤其是在飽和含水軟土層中修建地下隧道， 由于頂壓、 側(cè)壓較為接近，更可顯示出圓形隧道斷面的優(yōu)越性；2）施 工中易于盾構(gòu)推進(jìn)； 3）便于管片的制作、拼裝； 4）盾構(gòu)即 使發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)斷面的利用也無(wú)大礙。 12 、 與整體式現(xiàn)澆 襯砌相比，裝配式襯砌的特點(diǎn)在于： （ 1）安裝后能立即承受 荷載；（2）管片生

12、產(chǎn)工廠化，質(zhì)量易于保證，管片安裝機(jī)械 化，方便快捷； （3）在其接縫處防水需要采取特別有效的措 施。 13、 盾構(gòu)封頂塊的拼裝形式有兩種，一為徑向楔入， 另一為縱向插入。 14 、 盾構(gòu)按多鉸圓環(huán)計(jì)算圓環(huán)內(nèi)力時(shí)的 幾個(gè)假定：（ 1）適用于圓形結(jié)構(gòu)。 （2）襯砌環(huán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，管 片或砌塊視作剛體處理。 （3 ）襯砌環(huán)外圍土抗力按均變形式 分布，土抗力的計(jì)算要滿足襯砌環(huán)穩(wěn)定性的要求，土抗力作 用方向全部朝向圓心。 （ 4）計(jì)算中不計(jì)及圓環(huán)與土介質(zhì)間的 摩擦力，這對(duì)于滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是偏于安全的。 （ 5）土抗力 和變位間關(guān)系按文克爾公式計(jì)算。 15 、 襯砌本身的抗摻能 力在以下幾個(gè)方面得到滿足后才能

13、具有相應(yīng)的保證：1）合 理提出襯砌本身的抗?jié)B指標(biāo)。 2 ）經(jīng)過(guò)抗摻試驗(yàn)的混凝土的 合適配合比，嚴(yán)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(gòu)件的最小混凝土厚度 和鋼筋保護(hù)層。 4）管片生產(chǎn)工藝：振搗方式和養(yǎng)護(hù)條件的 選擇。 5 ）嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)制度。 6）減少管片在堆放、 運(yùn)輸和拼裝過(guò)程中的損壞率。 1、 沉井：是一個(gè)上無(wú)蓋下無(wú) 底的井筒狀結(jié)構(gòu)物，現(xiàn)常用鋼筋混凝土制成。2、 沉井（沉 箱）結(jié)構(gòu)通常有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）軀體結(jié)構(gòu)剛性大，斷面 大，承載力高，抗?jié)B能力強(qiáng)，耐久性能好，內(nèi)部空間可有效 利用；（2）施工場(chǎng)地占地面積較小，可靠性良好； （3）

14、適用 土質(zhì)范圍廣（淤泥土、砂土、粘土、砂礫等土層均可施工） ； （4）施工深度大； （5）施工時(shí)周圍土體變形較小，因此對(duì) 臨近建筑（構(gòu)筑）物的影響小，適合近接施工，尤其是壓氣 沉箱工法對(duì)周圍地層沉降造成的影響較小； （6）具有良好的 抗震性能。3、 沉井按其構(gòu)造形式分為連 續(xù)沉井（多用于隧道工程井）和單獨(dú)沉井（多用于工業(yè)、民 防地下建筑）；按平面形狀可分為圓形沉井、矩形沉井、方 形沉井或多邊形沉井等。 4 、 沉井一般由下列各部分組成： 井壁（側(cè)壁）、刃腳、內(nèi)隔墻、封底和頂蓋、 底梁和框架。5、 沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)可大致歸納如下：1 ）沉井建筑平 面布置的確定； 2）沉井主要尺寸的確定和下

15、沉系數(shù)的驗(yàn)算。 （1 ）參考已建類似的沉井結(jié)構(gòu)， 初定沉井的幾個(gè)主要尺寸， 如沉井孔平面尺寸、沉井高度、井孔尺寸及井壁厚度等，并 估算下沉系數(shù)以控制沉速； （ 2） 估算沉井的抗浮系數(shù)，以 控制底板的厚度等。 3 ）施工階段強(qiáng)度計(jì)算（ 1）井壁板的內(nèi) 力計(jì)算；（ 2）刃腳的撓曲計(jì)算； （ 3）底橫梁、頂橫梁的內(nèi)力 計(jì)算；（4）其它。 4）使用階段的強(qiáng)度計(jì)算（包括承受動(dòng)載） （1）按封閉框架（水平方向的或垂直方向的）或圓池結(jié)構(gòu) 來(lái)計(jì)算井壁并配筋； （2）頂板及底板的內(nèi)力計(jì)算及配筋。 6、 沉井水下封底混凝土的厚度，應(yīng)根據(jù)抗浮和強(qiáng)度兩個(gè)條件確 定。 9、 沉管結(jié)構(gòu)有兩種基本類型：鋼殼沉管和鋼筋混凝

16、土 沉管。 11、 水底沉管隧道的特點(diǎn)采用沉管法施工的水底隧 道有很多特點(diǎn)是其它施工方法所沒(méi)有的：隧道的施工質(zhì)量 容易控制。建筑單價(jià)和工程總價(jià)均較低。隧位現(xiàn)場(chǎng)的施 工期短。操作條件好。對(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)，能在流 砂層中施工，不需特殊設(shè)備或措施。適用水深范圍幾乎是 無(wú)限制的，斷面形狀選擇的自由度較大，斷面空間的利用 率較高，一個(gè)斷面內(nèi)可容納 48個(gè)車道。水流較急時(shí)，沉 設(shè)困難， 須用作業(yè)臺(tái)施工。 施工時(shí)須與航道部門密切配合， 采取措施（如暫時(shí)的航道遷移等）以?？拥罆惩?。12、 沉 管管段接頭應(yīng)具有以下功能和要求： （1）水密性的要求：即 要求在施工和運(yùn)管各階段均不漏水； （ 2）接頭應(yīng)具有抵抗

17、各 種荷載作用和變形的能力； （3）接頭的各構(gòu)件功能明確，造 價(jià)適度；（4）接頭的施工性能好，施工質(zhì)量能夠保證，并盡 量做到能檢修。 13、 沉管法如果遇到這種特別軟弱的地基 土?xí)r解決的辦法有： （ 1）以砂置換軟弱土層； （ 2）打砂樁并 加荷頂壓；（ 3）減輕沉管重量； （ 4）采用樁基。 14 沉管結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)：沉管結(jié)構(gòu)的類型；沉管結(jié)構(gòu)的荷載；沉管 結(jié)構(gòu)的浮力設(shè)計(jì)；沉管結(jié)構(gòu)計(jì)算與配筋；預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用。 15 沉管結(jié)構(gòu)管段接頭方式： GINA 止水帶、 OMEGA 止水帶以 及水平剪切鍵、豎直剪切鍵、波形連接件、端鋼殼及相應(yīng)的 連接件。 水下連接的方法有兩種， 一種是水下混凝土連接法， 一種是水力壓接法。 目前采用水力壓接法比較多。 16 管段沉 放的浮力受哪些因