隧道工程第6章隧道结构计算

第6章隧道结构计算6.1概述6.1.1引言6.1.2隧道结构体系的计算模型6.2隧道衬砌上的荷载类型及其组合 图6.1.1 图6.1.2 6.3半衬砌的计算6.3.1计算图式、基本结构及正则方程6.3.2单位变位及荷载变位的计算 图6.3.1半衬砌 图6.3.2半衬砌基本结构及约束 6.3.3拱脚位移计算(1)单位力矩作用时(2)单位水平力作用时 图6.3.3 图6.3.4 图6.3.5 (3)外荷载作用时(4)拱脚位移 6.3.4拱圈截面内力 图6.3.7 图6.3.8 6.4曲墙式衬砌计算6.4.1计算图式6.4.2主动荷载作用下的力法方程和衬砌内力 图6.4.1按结构变形特征的抗力图形分布 图6.4.2 图6.4.3 图6.4.4 6.4.3最大抗力值的计算 图6.4.5 图6.4.6 6.4.4在单位抗力作用下的内力 6.4.5衬砌最终内力计算及校核计算结果的正确性 6.5直墙式衬砌计算6.5.1计算原理6.5.2边墙的计算(1)边墙为短梁(1＜αh＜2.75) 图6.5.1 图6.5.2 图6.5.3 (2)墙边为长梁(αh≥2.75) (3)边墙为刚性梁(αh≤1) 图6.5.4边墙受力 6.6衬砌截面强度验算 6.7单元刚度矩阵6.7.1衬砌单元刚度矩阵 图6.7.1曲墙式衬砌计算的基本结构图式 图6.7.2 图6.7.3 刚度矩阵[]有两个重要性质：①刚度矩阵[]是一个对称矩阵，这是因为在刚度矩阵[]中位于斜对角线两边处于对称位置的两个元素是相等的。②刚度矩阵[]是奇异矩阵，显然，在[]中若将第4行的元素与第1行的元素相加，则等于零，因此，根据行列式的性质可知，与矩阵[]相应的行列式等于零，故刚度矩阵[]是奇异的。 图6.7.4坐标变换 6.7.2链杆单元刚度矩阵6.7.3墙底弹性支座单元刚度矩阵 图6.7.5链杆单元 图6.7.6弹性支承单元 6.7.4刚性单元6.8结构刚度方程6.8.1结构刚度方程的形成 6.8.2结构刚度矩阵的特点6.8.3直接刚度法的求解