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第1章 绪论1

本章要点及学习目标1

1.1概述1

1.1.1地下空间的开发前景1

1.1.2地下结构的概念2

1.2地下结构的分类和形式3

1.2.1地下结构的分类3

1.2.2地下结构的形式4

1.3地下结构的特点9

1.3.1地下结构的工程特点9

1.3.2地下结构的设计特点10

1.4地下结构的设计程序及内容10

1.4.1设计程序10

1.4.2设计内容11

1.4.3计算原则12

本章小结13

思考与练习题14

第2章 地下结构的荷载15

本章要点及学习目标15

2.1荷载种类、组合及确定方法15

2.1.1荷载种类15

2.1.2荷载组合16

2.1.3荷载确定方法16

2.2岩土体压力的计算17

2.2.1土压力的计算17

2.2.2围岩压力的计算36

2.3初始地应力、释放荷载与开挖效应43

2.3.1初始地应力的确定44

2.3.2释放荷载的计算44

2.4地层弹性抗力45

2.5结构自重及其他荷载46

本章小结47

思考与练习题47

第3章 弹性地基梁理论48

本章要点及学习目标48

3.1概述48

3.1.1弹性地基梁的特点48

3.1.2弹性地基梁的分类49

3.2按温克尔假定计算弹性地基梁49

3.2.1基本假设49

3.2.2按温克尔假定计算弹性地基梁的基本方程50

3.2.3按温克尔假定计算短梁52

3.2.4按温克尔假定计算长梁60

3.2.5按温克尔假定计算刚性梁63

3.3按地基为弹性半无限平面体假定计算基础梁64

3.3.1基本假设64

3.3.2基本方程64

3.3.3表格的使用67

本章小结69

思考与练习题69

第4章 地下结构的力学计算方法71

本章要点及学习目标71

4.1概述71

4.1.1地下结构的设计方法71

4.1.2地下结构的设计模型73

4.2荷载-结构法75

4.2.1设计原理75

4.2.2计算原理75

4.3地层-结构法77

4.3.1设计原理77

4.3.2计算初始地应力78

4.3.3本构模型78

4.3.4单元模式87

4.3.5施工过程的模拟87

4.4算例89

本章小结92

思考与练习题93

第5章 地下结构的数值分析方法94

本章要点及学习目标94

5.1概述94

5.1.1地下结构数值分析方法的概念94

5.1.2地下结构数值分析方法分类96

5.1.3弹性力学分析与连续介质数值分析方法比较97

5.2地下结构常用数值分析方法与软件97

5.2.1有限差分法98

5.2.2有限单元法100

5.2.3边界单元法109

5.2.4离散单元法110

5.3数值计算软件应用实例113

5.3.1盾构隧道开挖的有限元分析113

5.3.2盾构隧道在列车荷载作用下的有限元分析118

5.3.3土层界面直剪试验离散元分析123

本章小结129

思考与练习题130

第6章 地下结构可靠度理论131

本章要点及学习目标131

6.1概述131

6.1.1可靠度理论的发展131

6.1.2地下结构的不确定因素132

6.1.3地下结构可靠度分析特点133

6.2可靠度分析的基本原理134

6.2.1基本随机变量134

6.2.2结构的极限状态135

6.2.3地下结构的可靠度136

6.3可靠度分析的近似方法139

6.3.1可靠度分析方法概述139

6.3.2中心点法140

6.3.3验算点法142

6.3.4JC法147

6.3.5一次渐近积分法149

6.3.6蒙特卡罗法151

6.3.7结构体系的可靠度154

本章小结158

思考与练习题159

第7章 浅埋式地下结构设计160

本章要点及学习目标160

7.1概述160

7.1.1直墙拱形结构160

7.1.2矩形闭合框架161

7.1.3梁板式结构162

7.2矩形闭合框架的计算163

7.2.1荷载计算163

7.2.2内力计算165

7.2.3抗浮验算168

7.3截面设计168

7.4构造要求169

7.4.1配筋形式169

7.4.2混凝土保护层169

7.4.3横向受力钢筋169

7.4.4分布钢筋170

7.4.5箍筋170

7.4.6刚性节点构造171

7.4.7变形缝的设置及构造172

7.5弹性地基上矩形闭合框架设计计算173

7.5.1框架与荷载对称结构173

7.5.2框架与荷载反对称结构177

7.6算例177

本章小结184

思考与练习题184

第8章 附建式地下结构设计185

本章要点及学习目标185

8.1概述185

8.1.1附建式地下结构的特点186

8.1.2附建式地下结构的形式188

8.1.3附建式地下结构构造191

8.2梁板式结构设计193

8.2.1顶板193

8.2.2侧墙196

8.2.3基础199

8.2.4承重内墙（柱）200

8.2.5梁板式结构设计算例201

8.3装配式结构206

8.3.1装配式结构的概况206

8.3.2设计原则206

8.4口部结构208

8.4.1室内出入口208

8.4.2室外出入口209

8.4.3通风采光洞209

8.5附建式地下结构的研究与发展211

8.5.1待研究的问题211

8.5.2附建式地下结构发展展望212

本章小结212

思考与练习题212

第9章 地下连续墙结构设计213

本章要点及学习目标213

9.1概述213

9.1.1地下连续墙的施工方法213

9.1.2地下连续墙的特点及适用场合214

9.2地下连续墙的设计215

9.2.1横幅设计及稳定性验算215

9.2.2导墙设计217

9.2.3地下连续墙厚度和深度的设计217

9.2.4地下连续墙的静力计算219

9.3地下连续墙细部设计231

9.3.1混凝土工程设计231

9.3.2钢筋工程设计231

9.3.3地下连续墙接头设计232

9.4地下连续墙设计算例236

9.4.1工程概况236

9.4.2工程地质条件237

9.4.3荷载及土压力计算237

9.4.4基坑底部土体抗隆起稳定性验算239

9.4.5基坑底部抗渗流稳定性验算240

9.4.6地下连续墙抗倾覆稳定性验算241

9.4.7整体圆弧滑动稳定性验算242

9.4.8支撑轴力及地连墙内力计算242

本章小结245

思考与练习题245

第10章 基坑支护结构设计246

本章要点及学习目标246

10.1概述246

10.1.1基坑工程概念及特点246

10.1.2基坑支护结构的类型及适用247

10.1.3基坑支护工程设计原则和内容248

10.1.4作用于支护结构上的水平荷载及土压力249

10.2水泥土桩墙250

10.2.1概述250

10.2.2计算250

10.2.3水泥土桩墙构造要求253

10.3土钉墙253

10.3.1概述253

10.3.2土钉墙结构尺寸的确定254

10.3.3参数设计254

10.3.4土钉承载力计算255

10.3.5稳定性验算259

10.4排桩支护结构259

10.4.1概述259

10.4.2悬臂式支护结构260

10.4.3单层支撑支护结构262

10.4.4多层支撑支护结构265

10.5基坑支护稳定性266

10.5.1概述266

10.5.2整体稳定性分析266

10.5.3支护结构绕最下层支锚点转动稳定性分析267

10.5.4坑底隆起稳定性分析268

10.5.5基坑抗渗流稳定性分析268

10.6基坑现场监测与信息化施工269

10.6.1监测和预报的作用269

10.6.2监测系统设计原则269

10.6.3监测内容270

10.6.4监测结果的分析和评价272

10.6.5报警272

10.6.6监测点保护273

本章小结273

思考与练习题274

第11章 盾构法隧道结构设计275

本章要点及学习目标275

11.1概述275

11.2盾构法隧道衬砌结构设计流程276

11.2.1设计原则276

11.2.2设计流程276

11.3衬砌结构设计277

11.3.1衬砌形式与构造277

11.3.2装配式钢筋混凝土管片280

11.3.3荷载的计算281

11.3.4盾构隧道常用的设计模型284

11.3.5衬砌结构内力计算方法286

11.3.6衬砌断面设计291

11.4隧道防水及处理294

11.4.1衬砌的抗渗294

11.4.2管片制作精度295

11.4.3接缝防水的基本技术要求295

11.4.4二次衬砌295

11.5盾构法隧道结构设计算例296

11.6有限单元法在隧道计算模型中的应用304

本章小结309

思考与练习题309

第12章 沉井结构设计310

本章要点及学习目标310

12.1沉井概述310

12.1.1沉井结构的概念、特点及应用310

12.1.2沉井结构的分类311

12.1.3沉井结构的设计原则311

12.1.4沉井结构的施工步骤311

12.2沉井的构造312

12.2.1井壁312

12.2.2刃脚313

12.2.3凹槽313

12.2.4内隔墙与底梁314

12.2.5取土井314

12.2.6封底315

12.2.7顶板315

12.3沉井结构设计计算315

12.3.1下沉系数计算315

12.3.2沉井底节验算316

12.3.3沉井井壁计算316

12.3.4沉井刃脚验算318

12.3.5沉井封底计算320

12.3.6沉井底板计算321

12.3.7沉井抗浮稳定验算322

12.4沉箱结构322

12.4.1沉箱的主体结构组成324

12.4.2沉箱结构设计条件与方法324

12.4.3沉箱结构设计的注意事项326

12.5沉井结构设计算例329

本章小结341

思考与练习题341

第13章 沉管结构设计343

本章要点及学习目标343

13.1概述343

13.1.1水底隧道的主要施工方法344

13.1.2沉管隧道施工345

13.1.3沉管隧道设计346

13.2沉管结构设计347

13.2.1沉管结构的类型和构造347

13.2.2沉管结构荷载348

13.2.3沉管结构的浮力设计350

13.2.4沉管结构计算352

13.2.5预应力的应用354

13.3沉管防水措施355

13.3.1止水缝带355

13.3.2钢壳钢板防水356

13.3.3卷材防水和涂料防水357

13.4变形缝与管段接头设计358

13.4.1变形缝的布置和构造358

13.4.2管段接头359

13.5沉管基础360

13.5.1地质条件和沉管基础360

13.5.2沉管基础处理361

13.5.3软弱土层上的沉管基础363

13.6管段沉设与水下连接365

13.6.1沉设方法与设备365

13.6.2水下连接367

本章小结368

思考与练习题368

第14章 顶管、管幕及箱涵结构设计369

本章要点及学习目标369

14.1顶管结构369

14.1.1概述369

14.1.2顶管的分类370

14.1.3顶管工程的设计计算370

14.1.4顶管施工的主要设备376

14.1.5顶管施工的主要技术措施379

14.1.6顶管设计算例382

14.2管幕结构386

14.2.1管幕法的特点及适用范围386

14.2.2管幕结构的力学分析387

14.2.3管幕工法顶进施工389

14.3箱涵结构389

14.3.1结构形式389

14.3.2箱涵结构的设计389

14.3.3沉裂缝的位置395

14.3.4涵管顶进施工方法395

14.3.5箱涵结构设计算例396

本章小结397

思考与练习题398

第15章 整体式隧道结构设计399

本章要点及学习目标399

15.1概述399

15.1.1整体式隧道结构的概念399

15.1.2整体式隧道结构的分类399

15.2整体式隧道结构的一般技术要求402

15.2.1衬砌断面和几何尺寸402

15.2.2衬砌材料的选择405

15.2.3衬砌结构的一般构造要求407

15.3整体式隧道结构的计算方法408

15.4半衬砌结构409

15.4.1半衬砌结构的计算简图410

15.4.2半衬砌结构的内力计算方法411

15.4.3拱脚弹性固定系数的确定414

15.4.4拱圈变位值的计算415

15.5直墙拱形衬砌结构417

15.5.1直墙拱形衬砌结构的计算简图417

15.5.2直墙拱的内力计算方法418

15.5.3直墙拱结构设计算例425

15.6曲墙衬砌结构441

15.6.1曲墙拱形衬砌结构的计算简图441

15.6.2曲墙拱形衬砌结构的内力计算步骤443

15.7复合衬砌结构446

15.7.1复合衬砌的构造446

15.7.2复合衬砌结构的计算原理和方法447

15.8连拱隧道结构448

15.8.1概述448

15.8.2连拱隧道的设计和计算方法449

本章小结452

思考与练习题453

第16章 锚喷支护结构设计455

本章要点及学习目标455

16.1概述455

16.2围岩分级456

16.2.1围岩及其分级依据456

16.2.2围岩分级方法457

16.3锚喷支护设计458

16.3.1按局部作用原理的设计459

16.3.2按整体作用原理的设计461

16.3.3算例463

16.4锚喷支护监控设计463

16.4.1监控设计目的、原理与方法463

16.4.2监控量测内容及手段464

16.5施工信息的反馈465

本章小结466

思考与练习题466

第17章 特殊地下结构设计467

本章要点及学习目标467

17.1概述467

17.2穹顶直墙结构467

17.2.1衬砌形式467

17.2.2衬砌构造468

17.2.3计算原理469

17.3洞门469

17.3.1洞门类型469

17.3.2衬砌构造471

17.3.3计算原理472

17.4端墙473

17.4.1端墙形式474

17.4.2端墙的计算474

17.5岔洞475

17.5.1岔洞及接头形式475

17.5.2岔洞构造477

17.6竖井和斜井478

17.6.1竖井的构造和计算原理478

17.6.2斜井的构造和计算原理483

本章小结485

思考与练习题485

附录 弹性地基梁计算用表486

参考文献512