地下建筑结构课件—第六章盾构法装配式圆形衬砌结构08

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1、建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院上海地铁建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院大连路隧道大连路隧道1-进风道；2-进风口；3-排风口；4-排风道；5-路面（下拉杆）6-天棚（上拉杆）；7-吊杆；8-照明灯；9-灭火器；10-消防栓；11-电缆；12-排水管；13-给水管；14-纵向螺栓；15-环向螺栓建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院本章的主要内容本章的主要内容建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑

2、工程学院建筑工程学院第六章第六章 盾构衬砌结构盾构衬砌结构建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院概述概述概念、特点和适用条件概念、特点和适用条件适用条件适用条件发展历程发展历程盾构机的组成盾构机的组成盾构的施工流程盾构的施工流程分类分类qupup建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院概念概念意译名称。隧道掘进机。意译名称。隧道掘进机。具有保护条件及隧道施工功能的钢结构体具有保护条件及隧道施工功能的钢结构体建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q 优点良好的隐蔽性、噪声震动引起的公害小施工费用不

3、受埋置深度大而影响机械化程度高劳动强度低适宜在不同颗粒条件下的土层施工多车道的隧道可分期施工、分期运营，减少一次性投资q 缺点工程规模小时，工程造价高、隧道半径小时，盾构转向困难盾构一次掘进的长度有限（国内长江隧道1400m，国外2500m）不能完全防止盾构施工区域内的地表变形特点特点建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院适用条件适用条件qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构隧道的发展历程qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构机组成建筑工程学院建筑工

4、程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构的施工流程1 盾构的组装及拆卸 2 盾构基座 3 盾构进出洞 4 盾构的开挖5 隧道衬砌与拼装 6 衬砌壁后压浆 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院3 盾构进出洞在始发井內，盾构按设计高程及方向推出预留孔洞，进入正常土层的过程称为盾构出洞。反之，盾构在地层中完成某一区间的隧道施工后，进入盾构接受井的过程称为盾构进洞。盾构井出工作井涉及洞门预留块的制作、四周土体、封门凿除、盾构后座支撑下顶进、施工参数的调整。一般

5、出洞察力50m后，盾构法隧道施工才进入正常。a.封门形式 b.洞周土体加固 c.盾构出洞d.盾构后座e.盾构进洞 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构进出洞建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院a.封门形式 预留封门在盾构出洞前必须抵挡洞外土体側向压力和水压力，保证封门不断裂倒塌，同时不产生大量地下水渗漏，即保持井內施工场地干燥，又保证洞周围土体不出现大的沉降变形。盾构工作井封门主要有：qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院b.洞周土体加固 建筑工程学院建筑工程学院建筑

6、工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院洞周土体加固简图qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院c.盾构出洞盾构出洞拼装井布置拼装井布置qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院e.盾构进洞盾构进洞时需防止地下水和流砂等涌入接收井。当进洞区的土体为砂性土或有可能产生流砂的地层时，应按盾构进洞的要求对地层进行改良。建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构进洞盾构进洞接收井

7、布置接收井布置qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院4 盾构的开挖盾构开挖方法可分为：敞开式、机械切削式、网格式和挤压式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，可先借助千斤顶驱动盾构使其切口贯入土层，然后在切口內进行土体开挖与运输。qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院6.衬砌壁后压浆 qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院盾构的分类盾构的分类 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工

8、程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院不同类型盾构的适用条件qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院第一节第一节 衬砌型式和构造衬砌型式和构造衬砌结构作用衬砌结构作用外层衬砌的分类及其比较外层衬砌的分类及其比较按材料和形式分类按材料和形式分类按结构类型分类按结构类型分类装配式钢筋混凝土管片装配式钢筋混凝土管片建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q 在在施工阶段施工阶段中，作为施工临时支撑用，并承受盾构中，作为施工临时支撑用，并承受盾构

9、千斤顶顶力千斤顶顶力以及其以及其它它施工荷重施工荷重。衬砌结构的作用衬砌结构的作用建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院衬砌结构的作用衬砌结构的作用q竣工后，作为隧道竣工后，作为隧道永久性支撑永久性支撑结构，支承衬砌结构周结构，支承衬砌结构周围的围的水、土压力水、土压力以及使用阶段某些以及使用阶段某些特殊需要的荷重特殊需要的荷重。q防止防止泥、水渗入泥、水渗入，满足隧道结构的预期使用要求。，满足隧道结构的预期使用要求。q在外层装配式衬砌结构内现浇混凝土或钢筋混凝土内在外层装配式衬砌结构内现浇混凝土或钢筋混凝土内衬，这对于隧道防水、防锈蚀，修正隧道施工误差以衬，

10、这对于隧道防水、防锈蚀，修正隧道施工误差以及用作隧道内部装饰具有发挥进一步作用。如果在二及用作隧道内部装饰具有发挥进一步作用。如果在二层衬砌间的连接结构措施得到满足，则层衬砌间的连接结构措施得到满足，则二层衬砌二层衬砌可视可视作整体性结构以共同抵抗外荷载。作整体性结构以共同抵抗外荷载。qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q钢筋混凝土管片钢筋混凝土管片q箱形管片箱形管片q平板形管平板形管q铸铁管片铸铁管片q钢管片钢管片 q复合管片复合管片 外层衬砌的分类外层衬砌的分类按材料分类按材料分类qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建

11、筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院标准环和楔形环建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院管片各部位名称qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q按结构型式分类按结构型式分类 q管片管片q砌块砌块 q按构造型式分类按构造型式分类q单层衬砌单层衬砌 q双层衬砌双层衬砌 外层衬砌的分类外层衬砌的分类按结构型式分类按结构型式分类建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院qbackback双层衬砌双层衬砌建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q环宽环宽一般在一

12、般在3003001200mm1200mm之间，常用的是之间，常用的是750750900mm 900mm q分块分块 衬砌圆环的分块主要考虑在管片制作、运输、安装等方面衬砌圆环的分块主要考虑在管片制作、运输、安装等方面的实践经验而定。的实践经验而定。q封顶管片形式封顶管片形式 封顶块的拼装形式有两种：径向楔入、纵向插入。封顶块的拼装形式有两种：径向楔入、纵向插入。q装配式钢筋混凝土管片构造装配式钢筋混凝土管片构造建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院封顶管片形式封顶管片形式建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（四）隧道衬砌与拼

13、装 管片拼装方法可分为通缝拼装和错缝拼装。建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院管片拼装的“先纵后环”和“先环后纵”建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（五）环、纵向螺栓（五）环、纵向螺栓环向螺栓环向螺栓根据根据衬砌接缝内力情况设置成单排或双排衬砌接缝内力情况设置成单排或双排纵向螺栓纵向螺栓按管片按管片分块（拼装形式）结构受力分块（拼装形式）结构受力等要求设置等要求设置建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q钢筋笼生产钢筋笼生产q管片浇捣管片浇捣q蒸汽养护蒸汽养护q管片水中养护及抗渗试验管片

14、水中养护及抗渗试验q管片精度测试及其保证体系管片精度测试及其保证体系q管片拼装及预应力管片拼装及预应力管片试拼装、螺栓预应力管片试拼装、螺栓预应力qbackback（六）衬砌结构（管片）的生产（六）衬砌结构（管片）的生产（采用工厂化流水作业）（采用工厂化流水作业）建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q 隧道衬砌结构基本使用要求隧道衬砌结构基本使用要求q一、一、钢筋混凝土管片的设计要求和方法钢筋混凝土管片的设计要求和方法q二、二、结构计算方法的选择结构计算方法的选择q三、三、荷载的确定荷载的确定q四、四、衬砌内力计算衬砌内力计算第二节第二节 衬砌圆环内力计算衬

15、砌圆环内力计算建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院隧道衬砌结构基本使用要求隧道衬砌结构基本使用要求q满足结构强度、刚度的要求，以承受诸如水、土压力满足结构强度、刚度的要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载。以及一些特殊使用要求的外荷载。q提供一个能满足使用要求的工作环境，保持隧道内部提供一个能满足使用要求的工作环境，保持隧道内部的干燥和洁净。的干燥和洁净。qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q按照强度、变形、裂缝限制等需要分别进行验算。按照强度、变形、裂缝限制等需要分别进行验算。q确定衬砌

16、结构的几个工作阶段确定衬砌结构的几个工作阶段施工荷载阶段，基本使施工荷载阶段，基本使用荷载阶段和特殊荷载阶段，提出各个工作阶段的荷载和用荷载阶段和特殊荷载阶段，提出各个工作阶段的荷载和安全质量指标要求（衬砌裂缝宽度，接缝变形和直径变形安全质量指标要求（衬砌裂缝宽度，接缝变形和直径变形的允许量，隧道抗渗防漏指标，结构安全度，衬砌内表面的允许量，隧道抗渗防漏指标，结构安全度，衬砌内表面平整度要求等）进行各个工作阶段和组合工作阶段的结构平整度要求等）进行各个工作阶段和组合工作阶段的结构验算。验算。钢筋混凝土管片的设计要求和方法钢筋混凝土管片的设计要求和方法建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程

17、学院建筑工程学院建筑工程学院q把衬砌环看作一按把衬砌环看作一按自由变形的匀质（等刚度）圆环自由变形的匀质（等刚度）圆环计算，计算，而接缝上的刚度不足采用衬砌环的错缝拼装予以弥补。而接缝上的刚度不足采用衬砌环的错缝拼装予以弥补。q按多铰圆环按多铰圆环计算计算 q衬砌结构的设计步骤大都先按使用要求设计验算，提出衬衬砌结构的设计步骤大都先按使用要求设计验算，提出衬砌结构设计方案，进行能满足各种使用要求的结构试验，砌结构设计方案，进行能满足各种使用要求的结构试验，参照试验结果对原设计方案进行必要的修改和加强。参照试验结果对原设计方案进行必要的修改和加强。结构计算方法的选择结构计算方法的选择建筑工程学院

18、建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q初步确定初步确定隧道直径、管片的宽度及厚度，圆环的分块和纵隧道直径、管片的宽度及厚度，圆环的分块和纵向螺栓的位置、数量向螺栓的位置、数量q管片的细部设计管片的细部设计，包括接头形式、管片的孔洞、螺孔，环，包括接头形式、管片的孔洞、螺孔，环向螺栓的数量截面、防水条槽口，管片各部位的精度及举向螺栓的数量截面、防水条槽口，管片各部位的精度及举重臂吊点、拼装形式等重臂吊点、拼装形式等q管片的计算及断面设计管片的计算及断面设计 管片设计的几个阶段管片设计的几个阶段qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建

19、筑工程学院（一）基本使用阶段（一）基本使用阶段（二）施工阶段（二）施工阶段1 1管片拼装管片拼装2 2盾构推进盾构推进（三）特殊荷载阶段（三）特殊荷载阶段三、荷载的确定三、荷载的确定建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（衬砌环宽按（衬砌环宽按1m1m考虑）考虑）1.1.自重自重)/(mtgh2.2.竖向土压竖向土压 )/(1mthqniii3 3拱背土压拱背土压 )(43.0)41(222tRRGHH4 4地面超载地面超载当隧道埋深较浅时必须考虑地面荷载当隧道埋深较浅时必须考虑地面荷载的影响，日本资料一般取的影响，日本资料一般取1t/m1t/m2 2（一）基

20、本使用阶段（一）基本使用阶段建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院5 5侧向均匀主动土压侧向均匀主动土压 6 6侧向三角形主动土压侧向三角形主动土压 7 7侧向土壤抗力侧向土壤抗力 8 8水压水压 按静水压考虑按静水压考虑 9 9拱底反力拱底反力 )/()245(2)245(21mtctgtgqp)/()245(222mttgRpH)/(mtykPk)0454.0(24)2(4421HHkREJRqppqy)/(22146.0mtRRgqpHHR（一）基本使用阶段（一）基本使用阶段建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q 竖向

21、土压竖向土压软粘土软粘土情况下情况下按隧道顶部按隧道顶部全部土压全部土压考虑考虑具有较大的抗剪强度具有较大的抗剪强度的地层内的地层内隧道埋深超过隧道衬砌的外径隧道埋深超过隧道衬砌的外径“松动高度松动高度”理论理论 泰沙基公式泰沙基公式 （一）基本使用阶段（一）基本使用阶段 载荷确定的几个问题载荷确定的几个问题)exp()exp(1)/(0000tgBhqtgBhtgBcBp普氏公式普氏公式 tgBp032建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q侧向主动土压侧向主动土压 朗金公式朗金公式 载荷确定的几个问题载荷确定的几个问题侧压的计算在含水砂土层中，采用水土分离

22、原则计算侧压的计算在含水砂土层中，采用水土分离原则计算而在含水粘土层中则采用水、土不分离的原则。而在含水粘土层中则采用水、土不分离的原则。q地层侧向弹性抗力地层侧向弹性抗力 q文克列尔局部变形理论文克列尔局部变形理论 )245(2)245(2tgcHtgpykpk压缩系数压缩系数k k值的确定和试验测定值的确定和试验测定 qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院1 1管片拼装管片拼装 纵向接缝拧紧螺栓，使管片局部出现较大的集中应力，导致管片纵向接缝拧紧螺栓，使管片局部出现较大的集中应力，导致管片开裂和存在着局部内应力。开裂和存在着局部内应力。2

23、 2盾构推进盾构推进3 3衬砌背后压注衬砌背后压注4 4衬砌环刚出盾尾的初期衬砌环刚出盾尾的初期衬砌结构在施工阶段引起的不利工作条件的因素很多，难以事先估计衬砌结构在施工阶段引起的不利工作条件的因素很多，难以事先估计。目前一般的处理方法是从实地观测和提出相应改进措施外，还常。目前一般的处理方法是从实地观测和提出相应改进措施外，还常采用一个笼统的附加安全系数，以保证衬砌结构的一定安全度。采用一个笼统的附加安全系数，以保证衬砌结构的一定安全度。（二）施工阶段（二）施工阶段qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院当盾构千斤顶施加在环缝面上，特别是千斤

24、顶顶力存在偏心状当盾构千斤顶施加在环缝面上，特别是千斤顶顶力存在偏心状态情况下，极易使管片开裂和顶碎。态情况下，极易使管片开裂和顶碎。衬砌环的受力衬砌环的受力KFP/管片的管片的纵向承载力纵向承载力受千斤顶顶力在管片环面上的作用位受千斤顶顶力在管片环面上的作用位置影响较大置影响较大2 2盾构推进盾构推进qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院 过高的注浆压力常引起圆环变形和出现局部的集中应过高的注浆压力常引起圆环变形和出现局部的集中应力，封顶楔形块管片也会向内滑移，必须对注浆压力进行力，封顶楔形块管片也会向内滑移，必须对注浆压力进行一定的控制。

25、一定的控制。3 3衬砌背后压注衬砌背后压注qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院4 4衬砌环刚出盾尾的初期衬砌环刚出盾尾的初期 衬砌顶部土压即迅速作用到衬砌上，而侧压却因衬砌顶部土压即迅速作用到衬砌上，而侧压却因某种原因未能及时作用，这时衬砌可能处于比基本使某种原因未能及时作用，这时衬砌可能处于比基本使用阶段更为不利的工作条件。用阶段更为不利的工作条件。qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院 这种特殊荷重往往属于瞬时性的荷载，且荷载作用时间这种特殊荷重往往属于瞬时性的荷载，且荷载作用时间又短

26、，但其验算往往是控制衬砌结构设计的关键。又短，但其验算往往是控制衬砌结构设计的关键。在此阶段进行结构验算时，可妥善合理选择结构的附加安在此阶段进行结构验算时，可妥善合理选择结构的附加安全系数和适当提高建筑材料的物理力学性能指标。全系数和适当提高建筑材料的物理力学性能指标。（三）特殊荷载阶段（三）特殊荷载阶段qbackback建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（一）按自由变形均质圆环内力计算（一）按自由变形均质圆环内力计算 衬砌圆环上的荷载分布衬砌圆环上的荷载分布 四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院

27、建筑工程学院（一）按自由变形均质圆环内力计算（一）按自由变形均质圆环内力计算 四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算 按匀质刚度圆环计算按匀质刚度圆环计算 1 1）日本惯用的计算方法）日本惯用的计算方法 土壤抗力图形分布在水平直径土壤抗力图形分布在水平直径上下各范围内，在水平直径处上下各范围内，在水平直径处四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 圆环水平直径处受荷后最终半径变形值圆环水平直径处受荷后最终半径变形值 )/()cos21(2mtkyP

28、K)()0454.0(247)2(4421mkREJRqPPqyHH实际计算中，圆环内力叠加实际计算中，圆环内力叠加 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算 2 2）苏联布加耶娃法）苏联布加耶娃法 圆环荷载图形圆环荷载图形 四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 22cossin22cos24kykyPkyPaKaK建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算 2

29、2）苏联布加耶娃法）苏联布加耶娃法 各个截面上的各个截面上的M M、N N值值 四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 系数的求解系数的求解 coscos221xNPNqNRxxMPMqMKHK00022112222211111YxxpqypqxpqxaaKaaaKK建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算（二）考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算 由竖向荷载引起各个截面上的由竖向荷载引起各个截面上的M M、N N值值 四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 由自重引起各个截面上的由自重引起各个截面上的M M、N N值值)1()

30、1(00 nnHQFDbqRNCBAbRqRM)()()()(11112tnDCbgRNmtnBAbgRMHH 由静水压引起各个截面上的由静水压引起各个截面上的M M、N N值值)(2220nBAbRRMH HbRnDCbRN02220)(具体系数查相应的系数表具体系数查相应的系数表建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（三）按多铰圆环计算圆环内力（三）按多铰圆环计算圆环内力（1 1）日本山本稔法）日本山本稔法基本假定：基本假定：q适用于圆形结构适用于圆形结构q衬砌环在转动时，管片或砌块视作刚体处理。衬砌环在转动时，管片或砌块视作刚体处理。q衬砌环外围土抗力按

31、均变形式分布，土抗力的计算要衬砌环外围土抗力按均变形式分布，土抗力的计算要满足衬砌环稳定性的要求，土抗力作用方向全部朝向圆满足衬砌环稳定性的要求，土抗力作用方向全部朝向圆心。心。q计算中不计及圆环与土壤介质间的摩擦力，这对于满计算中不计及圆环与土壤介质间的摩擦力，这对于满足结构稳定性是偏于安全的。足结构稳定性是偏于安全的。q土抗力和变位间关系按文克列尔公式计算。土抗力和变位间关系按文克列尔公式计算。四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（三）按多铰圆环计算圆环内力（三）按多铰圆环计算圆环内力（1 1）日本山本稔法）日本山本稔法

32、 计算方法计算方法结构按静定结构分析结构按静定结构分析衬砌各个截面处地层抗力衬砌各个截面处地层抗力四、衬砌内力计算四、衬砌内力计算 111)(iiiiiiaiqqqq建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院解解2-32-3杆杆 日本山本稔法日本山本稔法601i120i0X0Y03M101232132)sin()(332sin2iiiiiiiidqqqrrPHH)(22332qqrprHHiiiidqqqrVVii)cos()(3310232321)(089.02332qqVV6012001232222)sin()(332iiiiidqqqrprrHrqqPH22

33、327.0173.02建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院解解3-43-4杆杆 日本山本稔法日本山本稔法1201i180i0X0Y04MiiiiiidqqqrprHH)sin()(33)cos(1 11201800341344334173.0327.05.0qrqprHHiiiiiidqqqrqrV)cos()(33)sin(1120180034313433478.0389.0866.0qqqrViiiiiiiiiiidqqqrrqrPrH)sin()(332)sin()cos(12)cos(1 112018003432212113rqrqqrprHrV43

34、33173.0328.0375.085.0866.0建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院q计算注意点计算注意点q衬砌圆环各个截面上的值与侧向或底部的作用荷载叠加后衬砌圆环各个截面上的值与侧向或底部的作用荷载叠加后的数值要求有一定的控制，不能超越一容许值。的数值要求有一定的控制，不能超越一容许值。q圆环除强度计算外，还得计算其变形及稳定要求。圆环除强度计算外，还得计算其变形及稳定要求。q圆环破坏条件圆环破坏条件q以非约束铰为中心的三个铰（以非约束铰为中心的三个铰（i-1i-1）、（）、（i i）、（）、（i+1i+1）的座）的座标系统排列在一直线上，由结构丧失

35、稳定。标系统排列在一直线上，由结构丧失稳定。（三）按多铰圆环计算圆环内力（三）按多铰圆环计算圆环内力建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（2 2）苏联的多铰圆环内力计算）苏联的多铰圆环内力计算 苏联的这种多铰圆环设计计苏联的这种多铰圆环设计计算方法与日本山本方法最大的算方法与日本山本方法最大的差异在于苏联方法认为衬砌与差异在于苏联方法认为衬砌与地层之间不产生相对的位移，地层之间不产生相对的位移，而山本法则认为衬砌环与地层而山本法则认为衬砌环与地层间能完全自由滑移，而忽视了间能完全自由滑移，而忽视了地层土抗力的切线部分。地层土抗力的切线部分。（三）按多铰圆环计算圆环内力（三）按多铰圆环计算圆环内力建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院（2 2）苏联的多铰圆环内力计算）苏联的多铰圆环内力计算 内力计算结果比较内力计算结果比较（三）按多铰圆环计算圆环内力（三）按多铰圆环计算圆环内力