(地下建筑结构)第四章(地下结构荷载计算)
地下建筑结构的计算方法
ϕ9 = ϕ 2 + ϕ 2ϕ 4 = (ch 2α x + cos 2 α x)
(6-26)
其中 , α = 4
k 4Ec I c
直墙拱结构的典型内力图
角变位移法求直墙拱内力 是经典位移法的推广 四个(位移)未知数 θB、∆B、θC、∆C 转角位移方程：
F M BC = S BC (θ B + CBCθC ) + TBC (∆ B − ∆ C ) + M BC F H BC = TBCθ B − TCBθC + J BC (∆ B − ∆ C ) + H BC F ′ ′ M BA = S BAθ B + TBA ∆ B + M BA′ F ′ ′ H BA = TBAθ B + J BA ∆ B + H BA′ F M CB = SCB (θC + CCBθ B ) + TCB ( ∆ C − ∆ B ) + M CB F H CB = TCBθC − TCBθ B + J CB (∆ C − ∆ B ) + H CB F ′ ′ M CD = SCDθC + TCD ∆ C + M CD′ F ′ ′ ′ H CD = TCDθC + J CD ∆ C + H CD
β 0 = X 1β1 + X 2 ( β 2 + f β1 ) + β p
地下建筑结构(4)
[解] ：取基本结构如图3-29b，因结构对称，荷载对称，故 x3=0，可写出典型方程为：
2）截面选择
计算超静定结构内力时需要知道截面尺 寸，这在设计前是不知道的。所以只有 根据经验假定各个截面的尺寸，进行内 力计算，然后验算截面是否合适。若不 合格，重复上述过程，直至所设截面合 适为止
简化本节将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部按照一般平面框架计算1计算简图视为平面应变问题图47计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多中隔墙的刚度相对较小将中隔墙一般视为只承图48纵梁和柱计算简图浅埋地下建筑中的闭合框架如地铁通道过江隧道人防通道等通常多平面变形问题计算时沿纵向取一单位宽作为计算单元对地基也截取相同的单位宽并把它看作一个弹性半无限平面
2
——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土
对于粘土
1
0.7
图5－5荷载示意图
4.3.2内力计算
可将地基视作弹性半无限平面，作为弹 性地基上的框架进行分析。 简化，本节将弹性地基上的反力作为荷 载作用在闭合框架底部，按照一般平面 框架计算 。
1）计算简图视为平面应变问题，
图4－7 计算简图及简化
顶板荷载：
(1). 上部覆土重力 i qw whw (2). 水压力： (3). 顶板自重： qg d (4). 特载 qut 顶板总荷载为三者与特载之和：
《地下建筑结构》课程教学大纲
《地下建筑结构》课程教学大纲
课程编号：031190 学分：3 总学时：51
大纲执笔人：张子新大纲审核人：丁文其
一、课程性质与目的
《地下建筑结构》是土木工程专业限定选修课，是从事地下建筑工程设计与施工的专业课程。
通过本课程的学习，使学生掌握或了解地下建筑结构设计的基本原理和设计计算方法，能够根据地下结构所处的不同介质环境、使用功能和施工方法设计出安全、经济和合理的结构。
二、课程基本要求
通过学习，学生在掌握地下建筑结构理论和应用知识方面应该达到如下要求：（其中基础理论部分为必须达到；工程应用部分因工程类型繁多，可根据实际需要按课内学时分配表选用。
1、了解地下建筑结构的概念和作用，熟悉土层和岩石中地
下结构的常见结构形式和结构设计的一般程序与内容；
2、了解土层和岩石地下衬砌结构的荷载，了解结构弹性抗
力的概念和计算理论，掌握常见荷载的计算方法和弹性抗力的局部变形理论计算方法。
3、了解地道式结构适用环境和构造，掌握拱形衬砌结构的
设计计算内容和方法；
4、了解地层与地下结构共同作用的概念、分析原则和工程
应用。
1、了解各种隧道结构的适用环境和构造，掌握拱形衬砌结
构的设计计算内容和方法。
2、了解浅埋式地道结构的形式、构造特点。掌握矩形框架
结构的分析与设计方法。
3、了解附建式地下结构（地下室）的结构选型和设计计算
内容，掌握常见地下室结构的设计计算方法。
4、了解盾构隧道和顶管隧道的功能和适用环境，了解顶管
结构的设计计算内容和方法，掌握盾构隧道结构的设计
计算方法和构造要求。
5、了解沉井、沉管结构的类型和特点，了解沉管结构的设
地下室结构顶板的效活荷载计算
浅谈地下室结构顶板的效活荷载计算
摘要：本主主要对消防车荷载、城-a级汽车荷载进行论述。
关键词：地下结构；汽车荷载；影响线；等效荷载
1 消防车荷载
对于普通建筑地下室，顶板一般需要考虑的较大活荷载是消防车道区域的消防车荷载。《建筑结构荷载规范》[1](以下简称《荷载规范》)中规定了消防车活荷载标准值：双向板(板跨不小于6m×6m)采用20kn/m2，单向板(板跨不小于2m)采用35kn/m2，对于常见的板顶覆土的情况，规范未做出明确规定。结构工程师在实际设计中多在10~35kn/m2之间取值，具有一定的主观随意性，往往导致构件设计过于保守或者偏于不安全。
1.1 计算依据及基本参数取值
根据《荷载规范》附录b，本文按内力的等值来计算等效荷载。据《荷载规范》4.1.1条，消防车总重取300kn；参照《公路桥涵设计通用规范》[2](以下简称《公路规范》)4.3.4条，覆土压力扩散角取30度；据《全国民用建筑工程设计技术措施-结构》[3](以下简称《技术措施》)确定消防车平面尺寸及横向布置，车前轴重60kn，单个后轴重120kn，考虑双车并列时车辆横向净距0.6m。荷载的有效分布宽度按《荷载规范》附录b计算。
图1 300kn消防车平面尺寸（单位：mm）
需要指出的是，由于《公路规范》及《技术措施》车辆尺寸图中
车轮着地尺寸未按实际尺寸表示且未标注具体尺寸，仅以文字说明尺寸数据，导致目前较多设计人员在计算汽车等效荷载考虑轮压布置时，均错误地将车轮着地宽度及长度调转了，这样会导致计算荷载扩散区域出现一部分偏差。关于车轮着地尺寸，可以参考《城市桥梁设计规范》[4](以下简称《城市桥规》)。
地下建筑结构荷载
第二阶段：散体压力理论阶段
代表性人物是泰沙基（，太沙基）和普罗托季亚科诺夫（普氏，. Лротдъяконов）。 认为当地下工程埋藏深度较大时，支护上的压力只是围岩坍落拱内松动岩体的重量，坍落拱的高度及地下工程的跨
度及围岩的性质有关。 太沙基认为坍落拱为矩形，而普罗托季亚科诺夫认为是抛物线形。 并通过假定抗力的形式考虑围岩及结构的相互作用。 采用荷载—结构法进行结构内力计算。
2.1 荷载种类和组合 2.1.1 荷载种类
动荷载：要求具有一定防护能力的地下建筑物，需考虑原子武器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力 荷载，这是瞬时作用的动荷载；在抗震区进行地下结构设计时，应计算地震波作用下的动荷载作用 。
2.1.1荷载种类
活荷载：指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化。 如地下建筑物内部的楼板地面荷载（人群物件和设备重量）、吊车荷载、落石荷载等。地面附近的堆积
5）材料强度指标 一般采用工业及民用建筑规范中的规定值，亦可根据实际情况，参照水利、交通、人防和国防等专门规范。 结构在动载作用下，材料强度可以提高；提高系数见有关规定。
2.3 岩土体压力的计算方法
土压力是土及挡土结构之间相互作用的结果，它及结构的变位有着密切关系。
以挡土墙为例，作用在挡土墙墙背上的土压力可以分为静止土压力、主动土压
4）安全系数 结构在静载作用下的安全系数可参照有关规范确定。 对于地下建筑结构，如施工条件差，不易保证质量和荷载变异大时，对混凝土和钢筋砼结构需考虑用附加安全系数1.1。 静载下的抗裂安全系数不小于1.25，视工程重要性，可予提高。 结构在爆炸荷载作用下，由于爆炸时间较短，而荷载很大，为使结构设计经济和配筋合理，其安全系数可以适当降低。
同济大学地下建筑结构习题集
同济大学土木工程学院COLLEGE OF CIVIL ENGINEERING
地下建筑结构
教学大纲授课教案多媒体教学课件授课录像习题集课程试卷课程内容及组织实践教学教学研究申报附件
习题集
习题集
第一篇总论
第一章绪论
思考题
1.1 简述地下建筑结构的概念及其型式。
1.2 地下建筑结构，其特征与地上建筑结构有何区别？
1.3 地下工程按使用功能分类主要内容有哪些？
1.4 地下工程机构的设计理论和方法主要包括哪些？
1.5 简述地下建筑结构设计程序及内容。
第二章地下建筑结构的荷载
思考题
2.1 地下建筑荷载分为哪几类,常用的组合原则有哪些。
2.2 简述地下建筑荷载的计算原则？
2.3 简述土压力可分为几种形式？其大小关系如何？
2.4 静止土压力是如何确定的？
2.5 库伦理论的基本假定是什么？并给出其一般土压力计算公式？
2.6 应用库伦理论，如何确定粘性土中的土压力大小？
2.7 简述朗肯土压力理论的基本假定？
2.8 如何计算分层土的土压力？
2.9 不同地面超载作用下的土压力是如何计算的？
2.10 考虑地下水时的水平压力是如何计算的？"水土分算"与"水土合算"有何区别？各自的适用情
况如何？
2.11 简述围岩压力的概念及其影响因素。
2.12 简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？
2.13 简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？
2.14 什么是“脱离区”？
2.15 什么是弹性抗力，影响因素有哪些？目前确定弹性抗力的理论有哪些？
2.16 简述温克尔假定。
2.17 简述坑道开挖前原始岩体中的应力状态和开挖坑道后围岩中的应力状态。
地下建筑结构
地下建筑结构
地下建筑结构
1.衬砌结构主要起承重和围护作用
2.地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件、施工技术等因素确定。
3.地下结构的断面形式：矩形、梯形、多边形、直墙拱形、曲墙拱形、扁圆形、圆形。地质较差时选圆形隧道，顶压大时用直墙拱形，大跨度时用扁圆形（仰拱式）
4.地下建筑结构分为：浅埋式结构、附建式结构、沉井（沉箱）结构、地下连续墙结构、盾构结构、沉管结构、其他结构、
5.岩石地下建筑结构形式主要包括：直墙拱形、圆形、曲墙拱形。
6.地下结构设计分为：初步设计和技术设计（包括施工图）两阶段。
7.技术细节的主要内容：1.计算荷载2.计算详图3.内容分析4.内力组合5.配筋设计6.绘制结构施工图7.材料、工程数量和工程财务预算。
8.荷载的种类按其存在的状态分：静荷载、动荷载、活荷载、其他荷载
9.最不利荷载组合的几种情况：静载、静载与活载组合、静载与动载组合
10.水土分算采用有效重度计算土压力，按静水压力计算水压力，然后两者相加；水土合算采用土的饱和重度计算总的水土压力
11.影响围岩压力的因素：岩体的结构、岩体的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度、支护时间等
12. f 是表征岩体属性的一个重要物理量，它决定岩体性质对压力拱高度的影响对松散体f =tanψ对粘性岩体f=tanψ+c/δ对岩性岩体f=0.01Rｃ
13.温克尔假设：地层的弹性抗力与结构变位成正比
14.结构可靠度指标В的物理意义：从均值到原点以标准差为度量
单位的距离δｚ当β变小失效概率增大，当β变大失效概率减小
地下建筑结构
绪论:
地下结构的定义：保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物，统称为地下结构。
结构形式：断面形式：矩形、梯形、直角拱形、马蹄型、仰拱型、圆形。
影响因素：由受力条件来控制；结构型式也受使用要求的制约
支护形式：1.防护型支护：以封闭岩面，防止周围岩体质量的进一步恶化或失稳为目的。2.构造型支护：支护结构满足施工及构造要求，防止局部掉块或崩塌而逐步引起整体失稳。3.承载型支护：承载型支护应满足围岩压力，使用荷载、结构荷载及其它荷载的要求，保证围岩与支护结构的稳定性。
发展的三个阶段：刚性结构阶段，弹性结构阶段，连续介质阶段
现代支护理论的特征：(1) 对围岩和围岩压力的认识方面：传统支护理论认为围岩是荷载的来源，是支撑的对象。现代支护理论则认为围岩具有自承能力。围岩也是支护材料，可以通过加固围岩而保证结构的稳定。(2) 在围岩和支护间的相互关系上：传统支护理论把围岩和支护分开考．围岩当作荷裁、支护作为承载结构，现代支护理论则将围岩和支护作为一个统一体，二者相互作用，共同变形。(3)在支护功能和作用原理上：传统支护结构只是为了承受荷载，现代支护则是为了及时稳定和加固围岩。保证围岩的稳定性。 (4)在设计计算方法上：传统支护主要是确定作用在支护上的荷载，而现代支护理论将围岩与支护作为共同的承载结构。(5)在支护形式和工艺上：以加固围岩为主要支护手段：如锚杆、锚索、喷射混凝土、注浆等。
地下结构的计算特点：（1）必须充分认识地质环境对地下结构设计的影响；（2）地下工程周围的地质体是工程材料、承载结构，同时又是产生荷载的来源；（3）地下结构施工因素和时间因素会极大地影响结构体系的安全性；（4）与地面结构不同，地下工程支护结构安全与否，既要考虑到支护结构能否承载，又要考虑围岩的稳定性；（5）地下工程支护结构设计的关键问题在于充分发挥困岩自承力；（6）地下结构的开挖过程是卸载过程，而不是加载过程。
习题集课程试卷_地下建筑结构
2.11简述围岩压力的概念及其影响因素。
2.12简述围岩压力计算的两种理论方法？二者有何区别？
2.13简述弹性抗力的基本概念？其值大小与哪些因素有关？
2.14什么是“脱离区”？
2.15什么是弹性抗力，影响因素有哪些？目前确定弹性抗力的理论有哪些？
5.2地下结构系统可靠度评价的常规方法有哪些。
5.3可靠度分析对地下施工技术、方案设计有何影响。
第二篇 土层地下建筑结构
第六章浅埋式结构
思考题
6.1一般浅埋地下结构的形式有那些？
6.2浅埋式结构的适用场合。
6.3浅埋式结构的地层荷载如何考虑。
6.4引道结构的形式有那些？其稳定性如何得到保证？
6.5矩形框架结构法的计算原理,计算时如何简化。
2.16简述温克尔假定。
2.17简述坑道开挖前原始岩体中的应力状态和开挖坑道后围岩中的应力状态。
习题
2.1用朗肯土压力公式计算图示挡土墙上主动土压力分布及其合力。已知填土为砂土，填土面作用均不荷载q＝20kPa。(土的物理指标见下图）
2.2用水土分算法计算图示挡土墙上主动土压力分布及水压力分布图及其合力。已知填土为砂土。(土的物理指标见下图）
13.1保证顶管工程的成功实施，需要解决好那些关键问题？
地下建筑结构 ppt课件
分析。 2、将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照
一般平面框架计算 。
地下建筑结构
７Fra Baidu bibliotek附建式地下结构
一、附建式地下结构定义：
地下建筑结构
３ 弹性地基梁理论
二、弹性地基梁的分类（课本61）： 1、短梁(又称有限长梁、弹性梁)：l＜λ＜2.75 2、刚性梁：λ ＜1 3、长梁：λ ≥2.75 无限长梁：若荷载作用点距梁两端的换算长度均≥2.75，可忽略该
荷载对梁端的影响，这类梁称为无限长梁。 半无限长梁：若荷载作用点仅距梁一端的换算长度≥2.75时，可忽
正常使用极限状态：超过这一极限状态，结构或构件就不能完成对其 所提出的适用性或耐久性的要求。
二、可靠度分析的四种近似方法 中心点法、验算点法、当量正态化法(JC法)
地下建筑结构
6 浅埋式结构
一、浅埋式结构定义（课本116）： 结构上部覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件
（ H 土 ( 2 ~ 2 .5 ) h 1 h 1 ： 压 力 拱 高 ）或在软土地层中覆盖层 厚度小于结构尺寸的地下建筑结构。目前我国修建的大量人 防地下建筑物都属浅埋式结构。 二、结构形式（课本116）：
地下建筑结构 考点 答案
第一章绪论
1.地下建筑是修建在地层中的建筑物，它可以分为两大类：一类是修建在土层中的地下建筑结构；另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。
2.衬砌的作用：衬砌结构主要是起承重和围护两方面的作用。承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其他荷载的作用；围护，即防止岩士体风化、坍塌、防水、防潮等。
3.地下建筑与地面建筑结构相比，在计算理论和施工方法两方面都有许多不同之处。其中，最主要的是地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。这是因为地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。所以，在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。这一点乃是地下建筑结构在计算理论上与地面建筑结构最主要的差别。（重要）
4.地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定。要注意施工方法对地下结构的形式会起重要影响。
5.施工方案是决定地下结构形式的重要因素之一，在使用和地质条件相同情况下，由于施工方法不同而采取不同的结构形式。（判断）
6.拱形结构优点：
(1）地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受竖向荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好（例如在竖向荷载作用下弯矩小）。
(2）拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，--般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。
(3）拱主要是承压结构。因此，适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。这些材料造价低，耐久性良好，易维护。
地下建筑结构复习
地下建筑结构复习
第一章绪论
1.1简述地下建筑结构的概念及形式:地下建筑结构即埋置于地层内部的结构。包括衬砌结构和内部结构两部分。要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。地下建筑结构的形式主要由使用功能、地质条件和施工技术等因素确定。根据地质情况差异可分为土层和岩层内的两种形式。土层地下建筑结构分为①浅埋式结构②附建式结构③沉井（沉箱）结构④地下连续墙结构⑤盾构结构⑥沉管结构⑦其他如顶管和箱涵结构。岩石地下建筑结构形式主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形，还有如喷锚结构、穹顶结构、复合结构。
1.2简述地下建筑结构设计程序及内容:设计工作一般分为初步设计和技术设计两个阶段; 初步设计主要内容:①工程等级和要求,以及静、动荷载标准的确定②确定埋置深度和施工方法③初步设计荷载值④选择建筑材料⑤选定结构形式和布置⑥估算结构跨度、高度、顶底板及边墙厚度等主要尺寸⑦绘制初步设计结构图⑧估算工程材料数量及财务概算。技术细节主要内容:①计算荷载②计算简图③内力分析④内力组合⑤配筋设计⑥绘制结构施工详图⑦材料、工程数量和工程财务预算
1.3地下建筑结构的优缺点有哪些:优点①被限定的视觉影响②地表面开放空间③有效的土地利用④有效的往来和输送方式⑤环境和利益⑥能源利用的节省和气候控制⑥地下的季节湿度的差异⑧自然灾害的保护⑨市民防卫⑩安全⑪噪声和震动的隔离⑫维修管理缺点① 获得眺望和自然采光机会有限②进入和往来的限制③能源上的限制
1.4地下建筑结构的工程特点:①建筑结构替代了原来的地层（承载作用）②地层荷载随施工过程是发生变化的③地质条件影响地层荷载④地下水准结构设计影响大④设计考虑施工、使用的整个阶段⑤地层与结构共同的承载体系⑥地层的成拱效应
地下结构的荷载结构计算方法
地下结构的荷载结构计算方法
地下结构的荷载结构计算方法是指根据地下结构所受的荷载作用，通
过一系列的计算方法来确定结构的设计参数和安全性能。地下结构通常指
地下室、地下车库、地下通道等建筑结构。由于地下结构的特殊性，荷载
计算需要考虑地下水压力、土压力以及其他附加荷载等因素。
一、地水压力的计算方法
地下结构受到地下水的压力是一个重要的荷载作用，需要通过计算来
获取。常用的计算方法有：
1.地下水位线法：根据地下水位的高度，确定地下水所产生的压力。
一般情况下，通过核查现场地下水位线的高度，按照压力计算公式来计算
地下水的荷载。
2.土压力系数法：通过计算地下水位下方土体的有效应力和压力系数，定量计算地下水的压力。根据土层特性、施工方法、结构形式等情况，选
择合适的土压力系数进行计算。
二、土压力的计算方法
土压力是地下结构所受到的另一个主要荷载，主要由土层的自重和水
平方向的土力产生。常用的计算方法有：
1.应力分析法：根据地下结构的几何形状、土壤的物理力学性质、施
工状态和地下水位等因素，采用弹性力学或塑性力学的方法来确定土的应
力分布。利用应力分布来计算土压力。
2.摩尔库伦方向法：根据地下结构周围土体的应力状态，利用土体内
摩尔库伦弯矩的平衡关系，计算土压力的大小和分布。
三、其他附加荷载的计算方法
地下结构还需要考虑一些其他附加荷载，例如地震荷载、温度荷载、
车辆荷载等。
1.地震荷载：根据地震活动区的设计地震动参数，采用地震设计规范
中的计算方法，确定地下结构所受到的地震荷载。
2.温度荷载：根据地下结构的材料特性和施工方式，估计地下结构受
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分为基本可变荷载和其它可变荷载两类。
基本可变荷载，即长期的、经常作用的变化荷载， 如吊车荷载、设备重量、地下储油库的油压力、车辆、 人员等荷重人群荷载等。其它可变荷载，即非经常作 用的变化荷载，如温度变化、施工荷载（施工机具， 盾构千斤顶推力，注浆压力）等。
（3）偶然（特殊）荷载
偶然发生的荷载，如地震力或战时发生的武器爆
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3
活荷载：
指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其 大小和作用位置都可能变化。
如地下建筑物内部的楼板地面荷载（人群物件和
设备重量）、吊车荷载、落石荷载等。地面附近的堆 积物和车辆对地下结构作用的荷载以及施工安装过程 中的临时性荷载。 动荷载：
要求具有一定防护能力的地下建筑物，需考虑原子武 器和常规武器（炸弹、火箭）爆炸冲击波压力荷载， 这是瞬时作用的动荷载；在抗震区进行地下结构设计 时，应计算地震波作用下的动荷载作用 。
16
4.3 岩土体压力的计算方法
土压力是土与挡土结构之间相
互作用的结果，它与结构的变位有
着密切关系。
立交渡槽流水压力 温度变化的影响力
冻胀力
11
偶
然
12
荷
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载
落石冲击力
地震力
施工荷载
12
注：[1]设计隧道结构时，按其可能出现的最不利情况组合。
表4-2 铁隧道设计规范（TB10003-2001,J117-2001）的隧道作用（荷载）分类
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 210621/3/8 17
钢筋混凝土结构在爆炸动载作用下只需进行强度计算，不 作裂缝验算。
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4）安全系数 结构在静载作用下的安全系数可参照有关规范确定。 对于地下建筑结构，如施工条件差，不易保证质量和荷载
变异大时，对混凝土和钢筋砼结构需考虑用附加安全系数1.1。 静载下的抗裂安全系数不小于1.25，视工程重要性，可予
荷载分类 永久作用
可变作用 偶然作用
荷载名称
结构自重 结构附加恒载
围岩压力 土压力
混凝土收缩和徐变的影响 列车活载
活载所产生的土压力 公路车辆荷载 冲击力
渡槽水流压力（设计渡槽明洞时） 制动力
温度变化的影响 灌浆压力 冻胀力
施工荷载（施工阶段的某些外力） 落石冲击力 地震力
荷载分类
恒载 活载
主要荷载
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其他荷载：使结构产生内力和变形的各种因素中， 除有以上主要荷载的作用外，通常还有：混凝土材 料收缩（包括早期混凝土的凝缩与日后的干缩）、 温度变化等受到约束而产生的内力。
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地下结构所承受的荷载，按其作用特点及使用中
可能出现的情况分为以下三类，即永久（主要）荷载、
附加荷载
附加荷载
13
特殊荷载
4.2 荷载的确定方法
4.2.1 确定依据
(1) 依据规范：
当前在地下建筑结构设计中试行的规范、技术措施、条
例等有多种。有的仍沿用地面建筑的设计规范，设计时应遵
守各有关规范 。
(2) 设计标准
1）根据建筑用途、防护等级、地震等级等确定。
2）地下建筑结构材料的选用
3）地下衬砌结构一般为超静定结构，其内力在弹性阶段可
炸冲2021击/3/8 动荷载。
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4.1.2 荷载组合
各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行最
不利情况的组合。先计算个别荷载单独作用下的结
构各部件截面的内力，再进行最不利的内力组合，
得出各设计控制截面的最大内力。最不利的荷载组
合一般有以下几种情况：
（一）静载；
（二）静载+活载；
（三）静载+动载（原子爆炸动载、炮（炸）弹
第四章
地下建筑结构荷载
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本讲内容
• 荷载种类和组合 • 荷载确定方法 • 岩土体压力的计算方法 • 初始地应力、释放荷载与开挖效应 • 弹性抗力 • 其他荷载
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4.1 荷载种类和组合
4.1.1 荷载种类
按存在状态分为：静荷载、动荷载和活荷载等 静荷载：又称恒载。是指长期作 用在结构上且大小、方向和作用 点不变的荷载，如结构自重、岩 土体压力、弹性抗力和地下水压 力等 ；
按结构力学计算。考虑抗爆动载时，允许考虑由塑性变形引
起2的021内/3/8 力重分布。
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4.2 荷载的确定方法
3）截面计算原则 结构截面计算时，按总安全系数法进行，一般进行强度、
裂缝（抗裂度或裂缝宽度）和变形的验算等。混凝土和砖石结 构仅需进行强度计算，并在必要时验算结构的稳定性。
钢筋混凝土结构在施工和正常使用阶段的静荷载作用下， 除按强度计算外，一般应验算裂缝宽度，根据工程的重要性， 限制裂缝宽度小于0.10~0.20mm，但不允许出现通透裂缝。对较 重要的结构则不能开裂，即验算抗裂度。
动载） 2021/3/8
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4.1.2 荷载组合
✓ 指将可能同时出现在地下结构上的荷载进行编组， 取其最不利组合作为设计荷载，以最危险截面中 最大内力值作为设计依据。
✓ 我国公路和铁路隧道设计规范中给出的永久、可
变及偶然荷载（在铁路隧道设计规范中采用概率
极限状态设计法时称为作用）参见表4-1和表4-2。
可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载:
（1）永久（主要）荷载
即长期作用的恒载，主要包括：结构自重；回填
土重量；围岩压力；弹性抗力；静水压力（含浮力）；
混凝土收缩和徐变影响力、预加应力及设备自重等。
地层压力和结构自重是衬砌承受的主要静荷载，弹性
抗20力21/3是/8 地下结构所特有的被动荷载。
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（2）可变（附加）荷载
提高。 结构在爆炸荷载作源自文库下，由于爆炸时间较短，而荷载很大，
为使结构设计经济和配筋合理，其安全系数可以适当降低。 5）材料强度指标
一般采用工业与民用建筑规范中的规定值，亦可根据实际 情况，参照水利、交通、人防和国防等专门规范。
结构在动载作用下，材料强度可以提高；提高系数见有关 规定。
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表4-1 公路隧道设计规范（JTJ026-90）的隧道荷载
编号
荷载分类
荷载名称
1
永
2
久
荷
3
载
4
（恒载）
围岩压力 结构自重力 填土压力 混凝土收缩和徐变影响力
5
基本
6 7
可变 可 荷载 变
8
荷 载 其它
9
可变
10
荷载
公路车辆荷载、人群荷载 立交公路车辆荷载及其所产生的土压力 立交铁路列车活载及其所产生的土压力