地下建筑结构

陈海明

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 课程背景
    • 1.2 地下建筑结构的发展现状
    • 1.3 地下建筑结构的概念、作用和形式
    • 1.4 地下建筑结构的设计程序和内容
    • 1.5 本课程包括的内容
    • 1.6 地下建筑结构面临的挑战
  • 2 地下建筑结构荷载
    • 2.1 荷载种类和组合
    • 2.2 荷载确定方法
    • 2.3 岩土体压力的计算
    • 2.4 初始地应力、释放荷载与开挖效应
    • 2.5 地层弹性抗力
    • 2.6 结构自重及其他荷载
  • 3 弹性地基粱理论
    • 3.1 概述
    • 3.2 弹性地基梁的计算模型
    • 3.3 弹性地基梁的挠度曲线微分方程式及其初参数解
    • 3.4 弹性地基短梁、长梁及钢梁
    • 3.5 算例
  • 4 地下建筑结构的计算方法
    • 4.1 概述
    • 4.2 荷载-结构法
    • 4.3 地层-结构法
    • 4.4 算例
  • 5 地下工程数值计算方法
    • 5.1 有限单元法
    • 5.2 有限差分法
    • 5.3 离散单元法
  • 6 浅埋式结构
    • 6.1 课前导读
    • 6.2 概述
    • 6.3 矩形闭合框架的计算
    • 6.4 截面设计
    • 6.5 构造要求
  • 7 附建式结构
    • 7.1 概述
    • 7.2 梁板式结构
    • 7.3 口部结构
  • 8 沉井与沉箱结构
    • 8.1 概述
    • 8.2 沉井结构
    • 8.3 沉箱结构
  • 9 地下连续墙结构
    • 9.1 概述
    • 9.2 地下连续墙挡土墙设计
    • 9.3 地下连续墙兼作外墙时的设计
    • 9.4 地下连续墙接头设计
  • 10 盾构隧道结构
    • 10.1 盾构工法
    • 10.2 衬砌形式和构造
    • 10.3 衬砌圆环内力计算
    • 10.4 衬砌断面设计
    • 10.5 隧道防水及其综合处理
    • 10.6 盾构新型管片衬砌形式简介
  • 11 沉管结构
    • 11.1 概述
    • 11.2 沉管结构的设计
    • 11.3 沉管的防水设计
    • 11.4 变形缝与管段接头设计
    • 11.5 沉管基础设计
    • 11.6 港珠澳大桥
  • 12 基坑围护结构
    • 12.1 概述
    • 12.2 基坑工程的设计内容
    • 12.3 基坑围护结构的内力计算
    • 12.4 基坑稳定性验算
    • 12.5 基坑工程的变形计算
    • 12.6 常见围护结构及其构造设计
  • 13 顶管、管幕及箱涵结构
    • 13.1 顶管结构
    • 13.2 管幕结构
    • 13.3 箱涵结构
  • 14 整体式隧道结构
    • 14.1 概述
    • 14.2 半衬砌结构
    • 14.3 直墙拱结构
    • 14.4 复合衬砌结构
    • 14.5 连拱隧道结构
  • 15 喷锚支护
    • 15.1 概述
    • 15.2 围岩分级
    • 15.3 喷锚支护设计
    • 15.4 施工信息的反馈
    • 15.5 围岩稳定性的分析
  • 16 特殊结构
    • 16.1 概述
    • 16.2 穹顶直墙结构
    • 16.3 洞门
    • 16.4 岔洞
    • 16.5 竖井和斜井
地下建筑结构的发展现状

1.2 地下建筑结构的发展现状


铁路隧道

  1. No.1的是新关角隧道,全长32645米,西格(西宁-格尔木)铁路二线工程,平均海拔超过3600米;

  2. No.2的是兰渝铁路西秦岭隧道,隧道长28236米;

  3. No.3的是石太客运专线上的太行山隧道,左线全长27839米,右线全长27848米,山西盂县;

  4. No.4的铁路隧道是青云山隧道,左线22175米,右线21.843米,永莆铁路,福建永泰-莆田。

  5. No.5的铁路隧道是吕梁山隧道,左线20785米,右线20738米,太中铁路,山西汾阳-吕梁离石。

  6. 乌鞘岭特长隧道是中国第6长的铁路隧道,左线20.06公里,右线20.05公里;

  7. 秦岭隧道(1999)由两座基本平行的单线隧道组成,间距30米,左线18.46公里,右线18.456公路,中国第7。最大埋深1600米。

公路隧道(水下)

  • 打浦路隧道(第一条,2761m)

  • 甬江、珠江、上海外环江底沉管隧道

  • 上海长江隧道

  • 厦门翔安海底隧道

  • 琼州海峡隧道

  • 港珠澳大桥

  • 台湾海峡隧道

在山岭,全国各省,特别是西部地区,将建设众多隧道工程。

在沿江,宁波、广州、上海、南京、武汉、重庆等越江通道工程。

在沿海,有渤海湾跨海工程、大连湾跨海工程、青岛胶州湾隧道(胶州湾海底隧道)工程、上海长江隧道、港-珠-澳跨海工程、琼洲通道工程、台湾连线工程、厦门翔安海底隧道工程等。

国外

  • 日本发展最快,修建达2000km。水下隧道发展较快,港九海底隧道、青函隧道(53.85km), 为世界No.2;

  • 英法海峡隧道(49.6km);

  • 直布罗陀海峡隧道(拟建,连接欧非大陆);

  • 对马海峡隧道(拟建,连接日本与南朝鲜,230km)。

  • 2016年6月1日正式开通的瑞士戈特哈德隧道(Gotthard Base Tunnel),单条隧道长度为57.09千米,整个工程耗资大约120亿瑞士法郎(约合792亿元人民币),也是全球距地面最深的铁路隧道,最深处为2300米。1999年开工,2010年10月15日贯通,2017年通车。瑞士媒体骄傲地称其为“世纪隧道”。

  • 瑞士圣哥达大隧道全长16.5km,是穿越海拔2km多的阿尔卑斯山、连接瑞士南部和意大利北部的主要公路干道,曾经为世界第二长公路隧道。

  • 在英吉利海峡底开凿隧道的规划是19世纪初拿破轮战争期间首次提出的。英吉利海峡隧道耗资100亿英镑,接通英国肯特郡的福克斯通和法国的加来,建造工程于1987年12月开始,到1990年12月结束。1994年5月6日由英国女王伊丽莎白二世和法国总统密特朗正式剪彩通车。这条双轨隧道长49.94公里,直径7.6米。

城市地下工程

  • 在地铁方面,法国巴黎高速地铁横贯东西,全长50km余;日本东京地铁更有若干层好几条线;我国的上海、北京、广州等地铁正如火如荼。

  • 多层次综合开发利用地下空间,是城市地下工程建设的一个特点。如日本东京的上层地下工程,便多作为地下街、商场等;瑞典、挪威、美国等更把地下工程用于民用住宅、图书馆等。我国有利用人防工程改造的商场、地下人行街、车库等。

水电站及航运地下工程

  • 水电站包括:引水隧道、泄水隧洞及大跨度、高边墙的地下厂房等地下工程。据统计,我国建国后建成的大中小型水电站引、泄水隧洞约140座,全长120km;最长的为四川渔子溪一级电站有压发电隧道,长8429m。天生桥水电站,有压发电隧道三座,内径9.0m,各长11.34km。

  • 航运地下工程: 世界最大的航运隧道为法国马赛至罗那航运线上的罗佛隧道,全长7km,断面宽24.5m,高17.5m。

其他

  • 各类物资的储库,如瑞典佛斯马克海底核废料储库系统;我国柳州大型天然洞室作冷藏库;以及地下油库、大型跨江海桥梁的基础、地下物流系统、地下防卫设施等。