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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