地下建筑结构复习4

1、半衬砌结构：在坚硬岩层中，若侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可能有局部滑落时，可仅施作顶部衬砌，不作边墙，只喷一层不小于20mm厚的水泥砂浆护面，即半衬砌结构。

   厚拱薄墙衬砌结构：在中硬岩层中，拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体，充分利用岩石的强度，使边墙所受的力大为减少，从而减少边墙的厚度，形成厚拱薄墙结构。

   直墙拱形衬砌结构：在一般或较差岩层中的隧道结构，通常是拱顶与边墙浇在一起，形成一个整体结构，即直墙拱形衬砌结构，广泛应用的隧道结构形式。

   曲墙衬砌结构：在很差的岩层中，岩体松散破碎且易于坍塌，衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成，形成曲墙衬砌结构。

复合衬砌结构：复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力，支护的作用首先是加固和稳定围岩，使围岩的自承能力可充分发挥，从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。

2、 根据半衬砌结构的特点和受力特征，其内力计算的基本假定如下：

（1）半衬砌结构的墙与拱脚基本上互不联系，故拱圈对薄墙影响很小；（2）拱脚处的约束既非铰结，亦非完全刚性固定，而是介于两者之间的“弹性固定”，即只能产生转动和沿拱轴切线方向的位移，且岩层将随拱脚一起变形，并服从E.Winkler假设；（3）半衬砌结构在各种垂直荷载作用下，拱圈的绝大部分位于脱离区，因此，可不计弹性抗力的影响；（4）半衬砌结构，实际上是一个空间结构，但由于其纵向较之其跨度方向大的多，受力特征符合平截面假设，计算时按平面应变问题处理。

3、、 直墙拱结构计算时基本假定：

（1）直墙拱结构是一个空间结构，但其纵向长度远大于其跨度，可按平面应变问题处理。（2）拱圈与边墙整体连接，地层压力、结构自重等以梯形分布，拱圈抗力区假定为二次抛物线规律或不考虑（回填不密实时）；（3）边墙视为弹性地基梁，弹性抗力按局部变形理论确定；（4）墙底与基岩间的摩擦力足够大，克服剪力作用，不产生水平位移，因此，边墙可视为绝对刚性的地基梁；（5）实际工程中边墙与底板通常分别浇筑，计算中不予考虑。

4、、 连拱隧道：是洞体衬砌结构相连的一种特殊双洞结构形式，即连拱隧道的侧墙相连。

5.. 衬砌结构类型和尺寸，应根据使用要求、围岩级别、围岩地质条件和水文地质条件、隧道埋置位置、结构受力特点，并结合工程施工条件、环境条件，通过工程类比和结构计算综合分析确定。

6、 复合衬砌结构洞周承载环形成的两种方法：

1）通过锚杆支护所及的范围内形成了承载力较强的承载环；2）施作衬砌结构，或施作由喷层（必要时同时设置锚杆和网筋）和衬砌结构共同组成的复合结构，使衬砌结构或复合结构成为洞周承载环。

7、 连拱隧道优点和缺点：

1）优点：双洞轴线间距很小，减小占地，便于洞外接线。2）缺点：设计、施工复杂，工程造价高、工期长。

8、 隧道内轮廓线是决定衬砌断面大小最基本的要素，要考虑如下因素：

①结构受力和行车界限；②从经济上、美学上加以比较，以求得合理的断面形式；③行车道宽、两侧路缘带宽、中隔墙宽、建筑界限高度因素；④洞内排水、通风、照明、消防、营运管理等附属设施所需空间；⑤围岩压力影响、施工方法等必要的富余量。

 

 

 

9、 连拱隧道结构中，中墙和二次衬砌的连接形式主要可分为以下四种形式：

①上部支撑形式：将中墙作为双洞结构的共同部分，二次衬砌的拱脚支撑在中墙的上部，中墙设计得相对较厚。②贴壁式支撑形式：将双洞按两个独立的洞来考虑，中墙相对独立于左右洞的结构，成为双洞间的充填结构。在中墙先行施工结束后，二次衬砌的施筑和单洞的方法相同；③下部支撑形式：介于上部支撑和贴壁式支撑之间，二次衬砌的支撑点转移到中墙的基础上；④混合式支撑形式：将中墙设计成非对称形式，是①和②形式的混合使用。

1、 埋设在土层中的建筑物，按其埋置深浅可分为深埋式结构和浅埋式结构两大类。

2、 浅埋式结构：是指其覆盖土层较薄，不能满足压力拱成拱条件[H土＜（2~2.5）h1，h1为压力拱高]或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。

3、 浅埋式结构形式可分为以下三种：（1）直墙拱形结构；（2）矩形框架结构；（3）梁板式结构。

4、 一般浅埋式结构，常采用明挖法施工，比较经济；但在地面环境条件要求苛刻的地段，也可采用管幕法、箱涵顶进法等暗挖法施工。

5、 直墙拱形结构拱顶部分按照其轴线形状又可分为：半圆拱、割圆拱和抛物线拱。

6、 浅埋式结构截面设计，在特殊荷载与其他荷载共同作用下，按弯矩及轴力对构件进行强度验算时，要考虑材料在动载作用下的强度提高，而剪力和扭力对构件进行强度验算时，则材料强度不提高。

7、 变形缝分为两种：一种是防止由于温度变化或混凝土收缩而引起结构破坏所设置的缝，称为伸缩缝；另一种是防止由于不同的结构类型（或结构相邻部分具有不同荷载）或不同地基承载力而引起结构不均匀沉陷所设置的缝，称为沉降缝。

8、 浅埋结构变形缝的构造方式主要分三类：嵌缝式、贴附式、埋入式。

1、  盾构法隧道的设计内容基本上可以分为三个阶段进行：1）第一阶段为隧道的方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横截面形状与尺寸等；2）第二阶段为衬砌结构与构造设计，其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等；3）第三阶段为管片内力的计算及断面设计。

2、 盾构由盾壳、推进机构、取土机构、拼装或现浇衬砌机构以及盾尾等部分组成

3、 盾构按开挖方式分类：①  手掘式盾构，开挖和出土可用人工进行②  半机械式盾构，大部分的开挖工作和出土由机械进行③  机械式盾构，从开挖到出土均采用机械

4、 盾构按开挖面的支护方式分类：① 无固定支护式的盾构②   固定机械支护式盾构③ 工作面近旁带有气压室的盾构④ 泥水加压式盾构 ⑤  土压式盾构 

5、 盾构法的施工过程①在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位，盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发，在地层中沿着设计轴线，和向另一竖井或基坑的设计孔洞推进；②盾构掘进相当于装配式衬砌的一环长度；③千斤顶顶在已拼装好的管片上，使盾构前进； ④缩回千斤顶；⑤用举重设备拼装管片衬砌，同时在开挖面进行开挖。      

6、 盾构隧道横截面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等形式，衬砌最常用的横截面形式为圆形与矩形。

7、 挤压混凝土衬砌：即在盾尾刚浇捣而未硬化的混凝土处在高压作用下，作为盾尾推进的后座，盾尾在推进的过程中，不产生建筑空隙，空隙由注入的混凝土直接填充。

 

 

 

 

8、 挤压混凝土衬砌施工方法的特点：（1）自动化程度高，施工速度快；（2）整体式衬砌结构可以达到理想的受力、防水要求，建成的隧道有满意的使用效果；（3）采用钢纤维混凝土能提高薄形衬砌的抗裂性能；（4）在渗透性较大的砂砾层中要达到防水要求尚有困难。

 

9、 隧道衬砌结构的设计必须满足的两个基本要求：1）满足施工阶段及使用阶段结构、刚度的要求，以及承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载；2）能提供一个满足使用功能要求的环境条件，保证隧道内部的干燥和洁净。

10、 对接缝防水材料的基本要求为：1）保持永久的弹性状态和具有足够的承压能力，使之适应隧道长期处于“蠕动”状态而产生的接缝张开和错动。2）具有令人满意的弹性期龄和工作效能。3）与混凝土构件具有一定的粘结力。4）能适应地下水的侵蚀。

11、 圆形盾构隧道衬砌断面有以下优点：1）可以等同地承受各方向外部压力，尤其是在饱和含水软土层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为接近，更可显示出圆形隧道断面的优越性；2）施工中易于盾构推进；3）便于管片的制作、拼装；4）盾构即使发生转动，对断面的利用也无大碍。

12、 与整体式现浇衬砌相比，装配式衬砌的特点在于：（1）安装后能立即承受荷载；（2）管片生产工厂化，质量易于保证，管片安装机械化，方便快捷；（3）在其接缝处防水需要采取特别有效的措施。

13、 盾构封顶块的拼装形式有两种，一为径向楔入，另一为纵向插入。

14、 盾构按多铰圆环计算圆环内力时的几个假定：（1）适用于圆形结构。（2）衬砌环在转动时，管片或砌块视作刚体处理。（3）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心。（4）计算中不计及圆环与土介质间的摩擦力，这对于满足结构稳定性是偏于安全的。（5）土抗力和变位间关系按文克尔公式计算。

15、 衬砌本身的抗掺能力在以下几个方面得到满足后才能具有相应的保证：1）合理提出衬砌本身的抗渗指标。2）经过抗掺试验的混凝土的合适配合比，严格控制水灰比，一般不大于0.4，另加塑化剂以增加混凝土的和易性。3）衬砌构件的最小混凝土厚度和钢筋保护层。4）管片生产工艺：振捣方式和养护条件的选择。5）严格的产品质量检验制度。6）减少管片在堆放、运输和拼装过程中的损坏率。

1、 沉井：是一个上无盖下无底的井筒状结构物，现常用钢筋混凝土制成。

2、 沉井（沉箱）结构通常有以下几个特点：（1）躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗能力强，耐久性能好，内部空间可有效利用；（2）施工场地占地面积较小，可靠性良好；（3）适用土质范围广（淤泥土、砂土、粘土、砂砾等土层均可施工）；（4）施工深度大；（5）施工时周围土体变形较小，因此对临近建筑（构筑）物的影响小，适合近接施工，尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响较小；（6）具有良好的抗震性能。               

3、 沉井按其构造形式分为连续沉井（多用于隧道工程井）和单独沉井（多用于工业、民防地下建筑）；按平面形状可分为圆形沉井、矩形沉井、方形沉井或多边形沉井等。

4、 沉井一般由下列各部分组成：井壁（侧壁）、刃脚、内隔墙、封底和顶盖、底梁和框架。

 

 

 

 

 

5、 沉井结构设计的主要环节可大致归纳如下：1）沉井建筑平面布置的确定；2）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。（1）参考已建类似的沉井结构，初定沉井的几个主要尺寸，如沉井孔平面尺寸、沉井高度、井孔尺寸及井壁厚度等，并估算下沉系数以控制沉速；（2） 估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。3）施工阶段强度计算（1）井壁板的内力计算；（2）刃脚的挠曲计算；（3）底横梁、顶横梁的内力计算；（4）其它。4）使用阶段的强度计算（包括承受动载）（1）按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计算井壁并配筋；（2）顶板及底板的内力计算及配筋。

6、 沉井水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和强度两个条件确定。

9、 沉管结构有两种基本类型：钢壳沉管和钢筋混凝土沉管。

11、 水底沉管隧道的特点采用沉管法施工的水底隧道有很多特点是其它施工方法所没有的：①隧道的施工质量容易控制。②建筑单价和工程总价均较低。③隧位现场的施工期短。④操作条件好。⑤对地质条件的适应性强，能在流砂层中施工，不需特殊设备或措施。⑥适用水深范围几乎是无限制的，⑦断面形状选择的自由度较大，断面空间的利用率较高，一个断面内可容纳4~8个车道。⑧水流较急时，沉设困难，须用作业台施工。⑨施工时须与航道部门密切配合，采取措施（如暂时的航道迁移等）以保坑道畅通。

12、 沉管管段接头应具有以下功能和要求：（1）水密性的要求：即要求在施工和运管各阶段均不漏水；（2）接头应具有抵抗各种荷载作用和变形的能力；（3）接头的各构件功能明确，造价适度；（4）接头的施工性能好，施工质量能够保证，并尽量做到能检修。

13、 沉管法如果遇到这种特别软弱的地基土时解决的办法有：（1）以砂置换软弱土层；（2）打砂桩并加荷顶压；（3）减轻沉管重量；（4）采用桩基。

14沉管结构设计的关键点：沉管结构的类型；沉管结构的荷载；沉管结构的浮力设计；沉管结构计算与配筋；预应力的应用。

15沉管结构管段接头方式：GINA止水带、OMEGA止水带以及水平剪切键、竖直剪切键、波形连接件、端钢壳及相应的连接件。水下连接的方法有两种，一种是水下混凝土连接法，一种是水力压接法。目前采用水力压接法比较多。

16管段沉放的浮力受哪些因素影响，设计中应如何考虑：1.干舷，高度不宜过小，否则稳定性差；但也不宜过大，不经济。2.抗浮安全系数，管段沉设施工阶段，应采用1.05-1.10的抗浮安全系数。在覆土完毕后的使用阶段，应采用1.2-1.5的抗浮安全系数。3.沉管结构的外轮廓尺寸，必须满足沉管的抗浮设计要。

17干舷意义：管段在浮运时，为了保持稳定，必须使其管顶露出水面，露出的高度就称作为干舷。具有一定干舷的管段，遇到风浪而发生倾侧后，它就会自动产生一个反倾力矩M，使管段恢复平衡。

18沉管基础的处理措施：先铺法，后填法。