隧道工程第6章 隧道荷载-结构计算方法.ppt

1、本章导读：本章导读：基本要求：基本要求：了解现行了解现行公路隧道设计规范公路隧道设计规范对隧道所受荷对隧道所受荷载的类型和组合，熟悉目前针对不同级别围岩条件下的三载的类型和组合，熟悉目前针对不同级别围岩条件下的三种隧道结构计算模型，掌握结构力学的位移法或力法计算种隧道结构计算模型，掌握结构力学的位移法或力法计算方法，学会分析计算隧道结构的内力并进行强度和稳定性方法，学会分析计算隧道结构的内力并进行强度和稳定性验算，并了解掌握数值计算方法验算，并了解掌握数值计算方法。重点：重点：三种隧道结构计算模型，位移法或力法计算方法，三种隧道结构计算模型，位移法或力法计算方法，隧道结构内力的计算并和验算。隧

2、道结构内力的计算并和验算。难点：难点：在确定荷载类型和组合的基础上，如何选用合适的在确定荷载类型和组合的基础上，如何选用合适的力学模型对隧道结构内力进行计算。力学模型对隧道结构内力进行计算。第第6 6章章 隧道荷载-结构计算方法6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 隧道衬砌上的荷载类型及其组合隧道衬砌上的荷载类型及其组合6.3 6.3 半衬砌的计算半衬砌的计算6.4 6.4 曲墙式衬砌计算曲墙式衬砌计算6.5 6.5 直墙式衬砌计算直墙式衬砌计算6.6 6.6 衬砌截面强度验算衬砌截面强度验算6.76.7隧道有限元计算方法隧道有限元计算方法6.1 6.1 概述概述1 1、隧道结构环境及其简化

3、、隧道结构环境及其简化2 2、隧道结构体系的计算模型、隧道结构体系的计算模型1、隧道结构环境及其简化、隧道结构环境及其简化 隧道结构与地面结构的区别隧道结构与地面结构的区别 隧道结构工程特性、设计原则和隧道结构工程特性、设计原则和方法与地面结构完全不同方法与地面结构完全不同 隧道结构与地面结构的区别隧道结构与地面结构的区别 隧道结构是由隧道结构是由周边围岩周边围岩和支护和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构两者组成共同的并相互作用的结构体系结构体系 周边围岩在很大程度上是隧道周边围岩在很大程度上是隧道结构结构承载的主体承载的主体 隧道衬砌的设计和计算应结合隧道衬砌的设计和计算应结合围围岩自承

4、能力岩自承能力进行，保证使用寿限内的进行，保证使用寿限内的安全度安全度 隧道结构与地面结构的区别隧道结构与地面结构的区别 隧道结构计算的简化问题隧道结构计算的简化问题根据实际环境和边界条件根据实际环境和边界条件如何简化对计算结果影响非如何简化对计算结果影响非常重要常重要根据实际环境和边界条件根据实际环境和边界条件 隧道结构计算的简化问题隧道结构计算的简化问题 隧道结构计算的简化问题隧道结构计算的简化问题 在十九世纪末，隧道衬砌结构是在十九世纪末，隧道衬砌结构是作为作为超静定弹性拱超静定弹性拱计算的，但仅考虑计算的，但仅考虑作用在衬砌上的围岩压力，忽视了围作用在衬砌上的围岩压力，忽视了围岩对衬砌

5、的约束作用岩对衬砌的约束作用 弹性抗力弹性抗力：衬砌在受力过程中的：衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成变形，一部分结构有离开围岩形成“脱离区脱离区”的趋势，另一部分压紧围岩的趋势，另一部分压紧围岩形成所谓形成所谓“抗力区抗力区”，在抗力区内，在抗力区内，约束着衬砌变形的围岩相应地产生被约束着衬砌变形的围岩相应地产生被动抵抗力动抵抗力 隧道结构计算的简化问题隧道结构计算的简化问题 进入本世纪后，通过长期观测，进入本世纪后，通过长期观测，发现围岩不仅对衬砌施加压力，同发现围岩不仅对衬砌施加压力，同时还时还约束着衬砌的变形约束着衬砌的变形。围岩对衬。围岩对衬砌变形的约束，砌变形的约束，

6、对改善衬砌结构的对改善衬砌结构的受力状态有利受力状态有利，不容忽视，不容忽视 隧道结构计算的简化问题隧道结构计算的简化问题 局部变形理论和共同变形理论局部变形理论和共同变形理论 局部变形理论：是以温克尔局部变形理论：是以温克尔（E.Winkler）假定为基础的。它认假定为基础的。它认为应力和变形之间呈为应力和变形之间呈线性关系线性关系，即为，即为围岩弹性抗力系数围岩弹性抗力系数 共同变形理论把围岩视为弹性半共同变形理论把围岩视为弹性半无限体，无限体，考虑相邻质点之间变形的相考虑相邻质点之间变形的相互影响互影响。局部变形理论和共同变形理论局部变形理论和共同变形理论人人工工喷喷射射混混凝凝土土的的

7、场场景景2 2、隧道结构体系的计算模型、隧道结构体系的计算模型 计算模型的如何建立？计算模型的如何建立？隧道结构计算如何简化？隧道结构计算如何简化？不同简化计算结果差异大！不同简化计算结果差异大！2 2、隧道结构体系的计算模型、隧道结构体系的计算模型 国际隧道协会国际隧道协会(ITA)(ITA)认为，目前认为，目前采用的地下结构设计方法可以归纳为采用的地下结构设计方法可以归纳为以下以下4 4种设计模型种设计模型：以工程类比为主的以工程类比为主的经验设计法经验设计法；以现场量测和试验为主的以现场量测和试验为主的实用设计法实用设计法 荷载荷载结构模型结构模型方法方法 岩体力学模型岩体力学模型方法，

8、包括解析法和数方法，包括解析法和数值法。值法。2 2、隧道结构体系的计算模型、隧道结构体系的计算模型 从各国的地下结构设计实践看，目前主要采从各国的地下结构设计实践看，目前主要采用两类计算模型：用两类计算模型：一类是一类是以支护结构作为承载主体以支护结构作为承载主体，结构力学，结构力学模型，又称为荷载结构模型模型，又称为荷载结构模型 ；另一类则相反，视另一类则相反，视围岩为承载主体围岩为承载主体，支护结，支护结构则为约束围岩变形的模型构则为约束围岩变形的模型 ，即岩体力学模型，即岩体力学模型或称为围岩或称为围岩结构模型。结构模型。6.2 6.2 隧道衬砌上的荷载类型隧道衬砌上的荷载类型1 1、

9、隧道结构上的、隧道结构上的基本荷载基本荷载2 2、隧道结构上的荷载及其类型、隧道结构上的荷载及其类型1 1、基本荷载、基本荷载 （1 1）围岩压力）围岩压力 （2 2）结构自重力）结构自重力2 2、隧道结构上的荷载及其类型、隧道结构上的荷载及其类型 按其性质可以区分为两大类按其性质可以区分为两大类:主动荷载主动荷载是主动作用于结构、并引起结是主动作用于结构、并引起结构变形的荷载；构变形的荷载；被动荷载被动荷载是因结构变形压缩围岩而引起是因结构变形压缩围岩而引起的围岩被动抵抗力，即弹性抗力，它对结的围岩被动抵抗力，即弹性抗力，它对结构变形起限制作用。构变形起限制作用。2 2、隧道结构上的荷载及其

10、类型、隧道结构上的荷载及其类型 公路隧道设计规范公路隧道设计规范JTG D70-2004JTG D70-2004将将隧道结构上荷载仿照桥规分为：隧道结构上荷载仿照桥规分为：永久荷载永久荷载 可变荷载可变荷载 偶然荷载偶然荷载编号编号荷载类型荷载类型荷荷 载载 名名 称称1 1永久荷载永久荷载（恒载）（恒载）围岩压力围岩压力2 2结构自重力结构自重力3 3填土压力填土压力 水压力水压力4 4混凝土收缩和徐变影响力混凝土收缩和徐变影响力5 5可可变变荷荷载载基本基本可变可变荷载荷载公路车辆荷载，人群荷载公路车辆荷载，人群荷载6 6立交公路车辆荷载及其所产生的冲击力和土压力立交公路车辆荷载及其所产生

11、的冲击力和土压力7 7 立交铁路列车活载及其所产生的冲击力和土压力立交铁路列车活载及其所产生的冲击力和土压力8 8其它其它可变可变荷载荷载立交渡槽流水压力立交渡槽流水压力9 9温度变化的影响力温度变化的影响力1010冻胀力冻胀力 施工荷载施工荷载1111偶然偶然荷载荷载落石冲击力落石冲击力1212地震力地震力隧规隧规P28P28：表：表6.1.1 6.1.1 作用在隧道结构上的荷载作用在隧道结构上的荷载 荷载组合：荷载组合：结构自重围岩压力附加恒载结构自重围岩压力附加恒载（基本）（基本）结构自重土压力公路荷载附加恒载结构自重土压力公路荷载附加恒载 结构自重土压力附加恒载施工荷载结构自重土压力附

12、加恒载施工荷载 温度作用力温度作用力 结构自重土压力附加恒载地震作用结构自重土压力附加恒载地震作用附加恒载：伴随隧道运营的各种设备设施的荷载等。附加恒载：伴随隧道运营的各种设备设施的荷载等。6.3 6.3 半衬砌的计算半衬砌的计算 拱圈直接拱圈直接支承在隧道围支承在隧道围岩侧壁上时，岩侧壁上时，称为半衬砌称为半衬砌 适合于坚硬和适合于坚硬和较完整的围岩较完整的围岩(、级级)；6.3 6.3 半衬砌的计算半衬砌的计算 在垂直荷载作用下拱圈向隧道内变形为在垂直荷载作用下拱圈向隧道内变形为自由自由变形变形，不产生弹性抗力，不产生弹性抗力 ；1 1、基本假定、基本假定 拱脚产生拱脚产生角位移和线位移角

13、位移和线位移，并使拱圈内力发，并使拱圈内力发生改变，计算中除按固端无铰拱考虑外，还必生改变，计算中除按固端无铰拱考虑外，还必须考虑拱脚位移的影响须考虑拱脚位移的影响 拱脚拱脚没有径向位移没有径向位移，只有切向位移；，只有切向位移；对称的垂直分位移对拱圈内力不产生影响；对称的垂直分位移对拱圈内力不产生影响；拱脚的转角拱脚的转角 和切向位移的水平分位移和切向位移的水平分位移 是必须考虑的是必须考虑的1 1、基本假定、基本假定 2 2、基本结构、基本结构 式中：式中：是单位变位，即在基本结构上，因是单位变位，即在基本结构上，因作用时，在作用时，在 方向上所产生的变位；方向上所产生的变位；为荷载变为荷

14、载变位，即基本结构因外荷载作用，在位，即基本结构因外荷载作用，在 方向的变位；方向的变位；f f为拱圈的矢高；为拱圈的矢高；3 3、正则方程、正则方程 2 2、单位变位及荷载变位的计算、单位变位及荷载变位的计算 由结构力学求变位的方法（轴向力与剪力影由结构力学求变位的方法（轴向力与剪力影响忽略不计）知道：响忽略不计）知道：2 2、单位变位及荷载变位的计算、单位变位及荷载变位的计算 在很多情况下，衬砌厚度是改变的，在很多情况下，衬砌厚度是改变的，给积分带来不便，这时可将拱圈分成偶数给积分带来不便，这时可将拱圈分成偶数段，用抛物线近似积分法代替。段，用抛物线近似积分法代替。3 3、拱脚位移计算、拱

15、脚位移计算 单位力矩作用时单位力矩作用时 单位水平力作用时单位水平力作用时 单位水平力可以分解为轴向分力单位水平力可以分解为轴向分力 和切向分力和切向分力 ，计算时只需考虑轴向分力的影响，作用在围岩表面的均，计算时只需考虑轴向分力的影响，作用在围岩表面的均布应力布应力 和拱脚产生的均匀沉陷和拱脚产生的均匀沉陷 为：为：的水平投影即为点的水平投影即为点a a的水平位移的水平位移 ，均匀沉，均匀沉陷时拱脚截面不发生转动，则有：陷时拱脚截面不发生转动，则有：（3 3）外荷载作用时外荷载作用时 在外荷载作用下，基本结构中拱脚点处产在外荷载作用下，基本结构中拱脚点处产生弯矩生弯矩 和轴向力和轴向力 ，如

16、图所示，拱脚截面，如图所示，拱脚截面的转角的转角 和水平位移和水平位移 为：为：(4)(4)拱脚位移拱脚位移 拱脚的最终转角拱脚的最终转角 和水平位移和水平位移 可分别考虑可分别考虑 和外荷载的影响，按叠加原理求得，可和外荷载的影响，按叠加原理求得，可表示为：表示为：4 4 拱圈截面内力拱圈截面内力 将以上两组方程代入正则方程可得：令则任意截面处的内力为则任意截面处的内力为6.4 6.4 曲墙式衬砌计算曲墙式衬砌计算 6.4 6.4 曲墙式衬砌计算曲墙式衬砌计算 常用于常用于级围岩；级围岩；拱圈和曲边墙作为一个整体按无铰拱圈和曲边墙作为一个整体按无铰拱计算拱计算 ；施工时仰拱是在无铰拱业已受力

17、之施工时仰拱是在无铰拱业已受力之后修建的，不考虑仰拱对衬砌内力的后修建的，不考虑仰拱对衬砌内力的影响影响 ；1 1 计算假设计算假设 在主动荷载作用下，顶部衬砌向隧道在主动荷载作用下，顶部衬砌向隧道内变形而形成脱离区，两侧衬砌向围岩方内变形而形成脱离区，两侧衬砌向围岩方向变形，引起围岩对衬砌的被动弹性抗力向变形，引起围岩对衬砌的被动弹性抗力 上零点上零点b b（即脱离区与抗力区的分界（即脱离区与抗力区的分界点）与衬砌垂直对称中线的夹角假定为点）与衬砌垂直对称中线的夹角假定为 下零点下零点a a在墙脚在墙脚 最大抗力点最大抗力点h h假定发生假定发生在最大跨度处附近，计算在最大跨度处附近，计算时

18、一般取时一般取 为简化为简化计算可假定在分段的接缝计算可假定在分段的接缝上。上。抗力图形的分布假定抗力图形的分布假定为二次抛物线为二次抛物线 bhbh段段：haha段段：忽略衬砌与围岩之间的摩擦力忽略衬砌与围岩之间的摩擦力 墙脚支承在弹性岩体上，可发生转动墙脚支承在弹性岩体上，可发生转动和垂直位移和垂直位移(无水平位移无水平位移)2 2、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力式中式中 为墙底位移。分为墙底位移。分别计算别计算 和外荷载的影和外荷载的影响，然后按照叠加原理相加响，然后按照叠加原理相加得到得到2 2、主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力、主动荷载作用下

19、的力法方程和衬砌内力由于墙底无水平位移，故由于墙底无水平位移，故 式中：式中：是基本结构的单位位移和主动荷载位移；是基本结构的单位位移和主动荷载位移；是墙底单位转角；是墙底单位转角；为基本结构墙底的荷载转角；为基本结构墙底的荷载转角；f f 为为衬砌的矢高。衬砌的矢高。求得求得 后，在主动荷载作用下，后，在主动荷载作用下，衬砌内力即可计算：衬砌内力即可计算：在具体进行计算时，还需进一步确定被动抗在具体进行计算时，还需进一步确定被动抗力力 的大小，这需要利用最大抗力点的大小，这需要利用最大抗力点h h处的变处的变形协调条件。形协调条件。3 3、最大抗力值的计算、最大抗力值的计算先求出先求出 和和

20、 变位由两部分组成，即结构在荷载作用下的变变位由两部分组成，即结构在荷载作用下的变位和因墙底变位（转角）而产生的变位之和位和因墙底变位（转角）而产生的变位之和 h h点所对应的点所对应的 ，则该点的径向位移，则该点的径向位移约等于水平位移约等于水平位移 拱顶截面的垂直位移对拱顶截面的垂直位移对h h点径向位移的影响点径向位移的影响可以忽略不计可以忽略不计按照结构力学方法，在按照结构力学方法，在h h点加一单位力点加一单位力 ，可以求得可以求得 和和 4 4、在单位抗力作用下的内力、在单位抗力作用下的内力 将抗力图将抗力图 视为外荷载单独作用时，未知力视为外荷载单独作用时，未知力 及及 可以参照

21、可以参照 及及 的求法得出的求法得出 4 4、在单位抗力作用下的内力、在单位抗力作用下的内力 解出解出 及及 后，即可求出衬砌在单位抗力图为荷后，即可求出衬砌在单位抗力图为荷载单独作用下任一截面内力：载单独作用下任一截面内力：5 5、衬砌最终内力计算及校核计算结、衬砌最终内力计算及校核计算结果的正确性果的正确性 衬砌任一截面最终内力值可利用衬砌任一截面最终内力值可利用叠加原理求得：叠加原理求得：校核计算结果正确性时，可以利用拱顶截面校核计算结果正确性时，可以利用拱顶截面转角和水平位移为零条件和最大抗力点转角和水平位移为零条件和最大抗力点a a的位移的位移条件条件：式中式中 是墙底截面最终转角是

22、墙底截面最终转角，6.5 6.5 直墙式衬砌计算直墙式衬砌计算 6.56.5直墙式衬砌计算直墙式衬砌计算 1 1、计算原理、计算原理 拱圈按拱圈按弹性无铰拱弹性无铰拱计算，边墙按计算，边墙按弹性地弹性地基上的直梁基上的直梁计算，并考虑边墙与拱圈之间计算，并考虑边墙与拱圈之间的相互影响；的相互影响；边墙支承拱圈并承受围岩压力；边墙支承拱圈并承受围岩压力；拱脚区段的弹性抗力为二次抛物线分布拱脚区段的弹性抗力为二次抛物线分布 位于位于4545o o55 55 o o之间之间 Winkler Winkler假定成立，即假定成立，即 拱脚位移考虑边墙顶变位的影响拱脚位移考虑边墙顶变位的影响2 2、边墙的

23、计算、边墙的计算 弹性地基上的直梁弹性地基上的直梁 直边墙计算分类：直边墙计算分类：刚性边墙刚性边墙 短边墙短边墙 长边墙长边墙 边墙为短梁的计算：边墙为短梁的计算：短梁的一端受力及变形对另一端有影响，短梁的一端受力及变形对另一端有影响，计算墙顶变位时，要考虑到墙脚的受力和变形计算墙顶变位时，要考虑到墙脚的受力和变形的影响。的影响。墙顶在单位弯矩墙顶在单位弯矩 单独作用下，墙顶的单独作用下，墙顶的转角转角 和水平位移和水平位移 为为 墙顶在单位水平力墙顶在单位水平力 =1=1单独单独作用下，墙顶位移为作用下，墙顶位移为 和和 为为 在主动侧压力（梯形荷载）作在主动侧压力（梯形荷载）作用下，墙顶

24、位移用下，墙顶位移 为为：其中其中 为基底弹性抗力系数；为基底弹性抗力系数；k k是侧向弹性抗力是侧向弹性抗力系数；系数；是基底作用有单位力矩时所产是基底作用有单位力矩时所产生的转角；生的转角；h h为边墙的侧面高度；为边墙的侧面高度；最后结果为：最后结果为：长边墙计算长边墙计算弹性地基上的半无限长梁，弹性地基上的半无限长梁，墙顶受力与墙底无关，上述公式可得到一定的墙顶受力与墙底无关，上述公式可得到一定的简化。简化。墙项单位位移可以简化为：墙项单位位移可以简化为：边墙为刚性梁边墙为刚性梁 近似作为弹性地基上近似作为弹性地基上的绝对刚性梁，近似认的绝对刚性梁，近似认为为 （即（即 ）边墙本身不产

25、生弹性变形，边墙本身不产生弹性变形，在外力作用下只产生刚体位移，在外力作用下只产生刚体位移，墙顶处为最大值为：墙顶处为最大值为：称为称为 刚性墙的综合转动惯量，因而刚性墙的综合转动惯量，因而墙侧面的转角为：墙侧面的转角为：6.6 6.6 衬砌截面强度验算衬砌截面强度验算1 1、衬砌结构检算、衬砌结构检算 目前我国公路隧道设计规范规定，目前我国公路隧道设计规范规定，隧道衬砌和明洞应按破损阶段检算构隧道衬砌和明洞应按破损阶段检算构件截面件截面强度强度。结构。结构抗裂抗裂有要求时，对有要求时，对混凝土构件进行抗裂验算。混凝土构件进行抗裂验算。2 2、偏心受压构件的极限承载能力，计算截面、偏心受压构件

26、的极限承载能力，计算截面的抗压（或抗拉）强度安全系数的抗压（或抗拉）强度安全系数K K。检查是否。检查是否满足规范所要求的数值，即：满足规范所要求的数值，即：式中：式中：是截面的极限承载能力；是截面的极限承载能力；为截面的实为截面的实际内力际内力(轴向力轴向力););是规范所规定的强度安是规范所规定的强度安全系数，见下表全系数，见下表 混凝土和砌体结构的强度安全系数混凝土和砌体结构的强度安全系数 圬工种类圬工种类混混 凝凝 土土砌砌 体体荷载组合荷载组合永久荷载永久荷载+基本基本可变荷载可变荷载永久荷载永久荷载+基本可基本可变荷载变荷载+其它其它可变荷载可变荷载永久荷载永久荷载+基本基本可变荷

27、载可变荷载永久荷载永久荷载+基本基本可变荷载可变荷载+其其它可变荷载它可变荷载混凝土或砌体达到混凝土或砌体达到抗压极限强度抗压极限强度2.42.42.02.02.72.72.32.3混凝土达到抗拉极混凝土达到抗拉极限强度限强度3.63.63.03.0钢筋混凝土结构的强度安全系数钢筋混凝土结构的强度安全系数 荷载组合荷载组合 永久荷载永久荷载+基本基本可变荷载可变荷载 永久荷载永久荷载+基本可变荷基本可变荷载载+其它可变荷载其它可变荷载钢筋达到设计强度或混凝土达到钢筋达到设计强度或混凝土达到抗压或抗剪极限强度抗压或抗剪极限强度 2.02.01.71.7混凝土达到抗拉混凝土达到抗拉极限强度极限强度

28、 2.42.42.02.03 3、抗裂要求：、抗裂要求：当当 时，按抗拉强度控制承载能力，时，按抗拉强度控制承载能力，并用下式计算：并用下式计算：对隧道衬砌和明洞的混凝土偏心受压对隧道衬砌和明洞的混凝土偏心受压构件的轴向力偏心距限制为：不宜大于构件的轴向力偏心距限制为：不宜大于0.450.45倍截面厚度；倍截面厚度；石料砌体偏心受压构件不宜大于石料砌体偏心受压构件不宜大于0.30.3倍倍截面厚度；截面厚度；基底偏心距的限制为：岩石地基不应基底偏心距的限制为：岩石地基不应大于大于0.250.25墙底厚度；土质地基不应大于墙底厚度；土质地基不应大于1/61/6墙底厚度。墙底厚度。4 4、地基容许承

29、载力、地基容许承载力 隧道衬砌地基容许承载力可根据围隧道衬砌地基容许承载力可根据围岩类别用工程类比和经验估算的方法加岩类别用工程类比和经验估算的方法加以确定，有条件的可进行现场实验以确定，有条件的可进行现场实验。6.7 隧道有限元计算方法隧道有限元计算方法 1 1、有限元法概述、有限元法概述 2 2、隧道结构力学法算例、隧道结构力学法算例1 1、有限元法概述、有限元法概述 有限元法就是将连续的求解域离散为一定数量的小的单元的组合体。通过建立每个单元的平衡公式，然后结合起来，并引入边界条件，形成整体的平衡方程组，进而求解得到原结构在离散点处的未知量（位移或应力）。即将连续的无限自由度问题变成离散

30、的有限自由度问题进行求解。基本资料 某隧道衬砌断面，其内轮廓线如图7.1所示，混凝土衬砌厚度为40cm。其抗压和抗拉极限强度分别为19MPa和1.6MPa。隧道穿越级围岩，埋深为30m，围岩容重为22kN/m3，弹性抗力系数为400MPa。试用弹性连杆法计算衬砌内力并绘制弯矩轴力图。2 2、隧道结构力学法算例、隧道结构力学法算例 图7.1 隧道衬砌断面图（尺寸单位：mm）围岩及结构容重/(KN/m3)弹性模量/GPa泊松比弹性抗力系数/(MPa)凝聚力/MPa内摩擦角/oC30钢筋混凝土25300.2级围岩22.03.20.324000.5351)材料物理力学参数根据例题中的基本资料，查阅相应

31、规范得到例题分析中需用到的衬砌、弹性链杆的物理力学参数，如表7.1所示。表7.1 材料物理力学参数表材料物理力学参数图7.2 有限元模型 图7.3 衬砌结构变形图（单位:m 图7.4 弹簧单元轴力图（单位:N）图7.9 衬砌结构的弯矩图（单位:N*m）图7.10衬砌结构的轴力图（单位:N）图7.11衬砌结构的剪力图（单位:N）本章小结本章小结（1）对处于复杂地层中的隧道结构所受荷载按照现行公路）对处于复杂地层中的隧道结构所受荷载按照现行公路隧道设计规范的规定进行了分类和组合，为隧道结构力学计隧道设计规范的规定进行了分类和组合，为隧道结构力学计算提供重要基础。算提供重要基础。（2）针对不同级别的

32、围岩，介绍了三种简化的力学模型：对）针对不同级别的围岩，介绍了三种简化的力学模型：对I、II级较好的围岩，隧道结构可简化为半衬砌计算模型；对级较好的围岩，隧道结构可简化为半衬砌计算模型；对IV-VI级围岩，可简化为曲墙式衬砌计算模型；对级围岩，可简化为曲墙式衬砌计算模型；对II、III级围岩，级围岩，边墙可简化为弹性地基梁计算模型。可根据结构力学知识求算边墙可简化为弹性地基梁计算模型。可根据结构力学知识求算相应计算模型的内力。相应计算模型的内力。（3）根据结构力学方法计算出隧道结构内力，按照结构设计）根据结构力学方法计算出隧道结构内力，按照结构设计原理的方法配置钢筋，并按照规范要求验算隧道结构的强度和原理的方法配置钢筋，并按照规范要求验算隧道结构的强度和稳定性。稳定性。（4）介绍了基于ANSYS的隧道有限元计算方法。