《地下结构设计》PPT课件 中国矿业大学 崔振东

 
课件内容： 
绪论 
本章要点：（1）地下空间的开发前景。（2）地下结构的概念和功能。（3）地下结构的分类、形式和特点。（4）地下结构的设计程序及内容。学习目标：（1）了解地下空间开发的重要意义。（2）掌握地下结构的概念、功能和形式。（3）熟悉地下结构与地上结构的区别。（4）熟悉地下结构的设计程序及内容。 
1.1 地下结构的发展现状 
1.2 地下结构的概念、作用和形式 
1.3 地下结构的特点 
1.4 地下结构的设计程序内容 
1.5 地下结构面临的挑战 
地下结构的荷载 
本章要点：（1）地下结构的荷载种类、组合及确定方法；（2）不同土层环境中土压力的确定方法；（3）岩层环境中围岩压力的计算方法；（4）初始地应力、释放荷载与开挖效应的概念；（5）地层弹性抗力的概念。学习目标：（1）掌握静荷载、动荷载和活荷载等基本概念；（2）掌握各种土压力的计算；（3）掌握围岩压力的计算。 
2.1 荷载的种类和组合  
2.2 荷载的确定方法  
2.3 经典土压力理论-静止土压力 
2.4 经典土压力理论-库伦土压力  
2.5 经典土压力理论-朗肯土压力  
2.6 围岩压力、影响因素及计算方法  
2.7 浅埋结构上的垂直围岩压力  
2.8 深埋结构上的垂直围岩压力  
2.9 弹性抗力及其他荷载 
弹性地基梁理论 
本章要点：（1）弹性地基梁的概念；（2）按温克尔假定计算弹性地基梁的基本假设；（3）弹性地基梁的挠度曲线微分方程式及其初参数解；（4）按地基为弹性半无限平面体假定计算基础梁的基本假设；（5）按地基为弹性半无限平面体假定计算基础梁。学习目标：（1）掌握弹性地基梁的概念和分类；（2）掌握弹性地基梁的计算模型及适用条件；（3）掌握短梁、无限长梁及半无限长梁的计算；（4）掌握弹性地基梁计算用表的使用方法。 
3.1 弹性地基梁  
3.2 按温克尔假定计算弹性地基梁的基本方程  
3.3 初参数和双曲三角函数的引用  
3.4 荷载引起的附加项  
3.5 按温克尔假定计算短梁-例题  
3.6 按温克尔假定计算长梁  
3.7 按温克尔假定计算长梁-例题  
3.8 按地基为弹性半无限平面体假定计算基础梁  
3.9 按地基为弹性半无限平面体假定计算基础梁-表格的使用 
地下结构的力学计算方法 
本章要点：（1）地下结构的设计模型和计算方法的分类及概念；（2）地下结构工程中常见的岩土体本构模型；（3）荷载-结构法的计算原理；（4）地层-结构法的计算原理和设计步骤。学习目标：（1）掌握各设计模型和计算方法的优点、缺点及适用条件；（2）熟悉地下结构工程中常用的岩土体本构模型和单元类型；（3）了解地下结构工程施工过程模拟的主要内容。 
4.1 地下结构的设计方法及设计模型  
4.2 荷载-结构法  
4.3 地层-结构法  
4.4 黏弹性模型  
4.5 算例 
地下结构的数值计算方法  
本章要点：（1）地下结构数值分析方法的概念和应用；（2）地下结构常用的数值分析方法分类；（3）地下结构常用数值分析方法的基本原理；（3）地下结构常用数值分析软件的应用。学习目标：（1）了解地下结构数值分析方法的基本概念；（2）掌握地下结构常用的数值分析方法分类；（3）了解地下结构常用数值分析方法的基本原理与工程应用；（4）掌握地下结构工程中常用数值分析软件的使用方法。 
5.1 数值计算方法概述  
5.2 有限差分法  
5.3 有限单元法  
5.4 边界单元法和离散单元法  
5.5 数值计算应用实例一  
5.6 数值计算应用实例二  
5.7 数值计算应用实例三 
地下结构可靠度理论  
本章要点：（1）可靠度理论的发展历程及分析特点；（2）地下结构可靠度分析的基本原理；（3）可靠度分析的近似方法；（4）中心点法以及验算点法的计算方法。学习目标：（1）掌握地下结构不确定因素及可靠度分析的特点；（2）掌握地下结构可靠度分析的基本原理；（3）掌握可靠度的定义以衡量可靠度的参数；（4）掌握中心点法和验算点法的计算方法以及各自的优缺点。 
6.1 地下结构的不确定因素及可靠度分析特点  
6.2 可靠度分析的基本原理  
6.3 地下结构的可靠度  
6.4 中心点法  
6.5 验算点法  
6.6 结构体系的可靠度  
6.7 地下结构可靠度-算例 
浅埋式地下结构设计 
本章要点：（1）浅埋式结构的概念、形式及特点；（2）浅埋式矩形闭合框架设计中的构造要求；（3）浅埋式矩形闭合框架的荷载确定和结构简化形式；（4）弹性地基上矩形闭合框架的内力计算方法。学习目标：（1）了解浅埋式结构的概念、形式及其构造要求；（2）掌握矩形闭合框架的荷载确定及不同结构形式的简化；（3）掌握单跨矩形闭合框架的内力计算及结构设计。 
7.1 浅埋式地下结构概述  
7.2 矩形闭合框架计算  
7.3 设计弯矩、剪力及轴力计算  
7.4 构造要求 
7.5 变形缝的设计及构造  
7.6 浅埋式地下结构设计-算例 
附建式地下结构设计 
本章要点：（1）附建式地下结构的概念、特点、结构形式与构造要求；（2）梁板式结构和装配式结构的设计内容；（3）口部结构的构造要求；（4）附建式地下结构的发展与展望。学习目标：（1）掌握附建式地下结构的结构形式与特点；（2）掌握梁板式结构设计计算内容；（3）熟悉装配式结构的概况和设计原则；（4）熟悉口部结构的构造要求。 
8.1 附建式地下结构概述  
8.2 附建式地下结构形式及构造 
8.3 梁板式结构  
8.4 装配式结构及口部结构 
地下连续墙结构设计 
本章要点：（1）地下连续墙的概念、优缺点和适用条件；（2）地下连续墙设计计算流程及具体设计方法；（3）地下连续墙的设计构造要求。学习目标：（1）掌握地下连续墙的概念、优缺点和适用条件；（2）掌握地下连续墙的设计计算内容及静力计算方法；（3）熟悉地下连续墙的细部设计。 
9.1 地下连续墙结构概述  
9.2 地下连续墙的设计  
9.3 地下连续墙的静力计算-山肩邦男法  
9.4 地下连续墙的静力计算-弹性法 
9.5 地下连续墙细部设计  
9.6 地下连续墙设计-算例 
基坑支护结构设计 
本章要点:（1）基坑支护结构的概念及特点；（2）基坑支护结构的设计原则及内容；（3）基坑支护结构的类型及使用条件；（4）基坑支护结构稳定性分析；（5）基坑支护结构现场检测与信息化施工。学习目标：（1）了解基坑支护结构的概念、类型特点、设计原则和内容；（2）掌握基坑支护结构的水平荷载及土压力计算；（3）掌握几种常见的基坑支护结构的设计计算内容；（4）了解基坑支护结构稳定性分析的内容和方法；（5）了解基坑支护结构现场检测与信息化施工的内容。 
10.1 基坑支护结构概述  
10.2 水泥土桩墙  
10.3 土钉墙  
10.4 基坑稳定性验算  
10.5 自动化监测技术在深基坑工程的应用  
10.6 基坑工程设计 
盾构法隧道结构设计 
本章要点：（1）盾构法隧道结构的形式、设计内容和应用范围；（2）盾构法隧道结构的设计原则和设计流程；（3）盾构法隧道衬砌结构的形式和构造；（4）盾构法隧道常用的设计模型和方法；（5）盾构法隧道结构防水处理方法。学习目标：（1）了解盾构法隧道结构的形式、设计内容和应用范围；（2）掌握盾构法隧道衬砌结构荷载计算方法；（3）熟悉盾构法隧道常用的设计模型和方法；（4）熟悉盾构法隧道结构防水处理方法；（5）了解有限元法在隧道计算模型中的应用。 
11.1 盾构法隧道结构概述  
11.2 衬砌形式和构造  
11.3 衬砌结构荷载的确定  
11.4 盾构隧道常用的设计模型  
11.5 衬砌结构内力计算-内力系数表 
11.6 衬砌断面设计  
11.7 盾构法隧道结构设计算例 
沉井结构设计 
本章要点：（1）沉井结构的概念、特点、适用范围及施工步骤；（2）沉井的类型与构造；（3）沉井结构设计的主要程序和内容；（4）沉箱结构的概念、特点及主体结构组成；（5）现代压气沉箱工法的原理和特点。学习目标：（1）熟悉沉井结构的概念、特点、适用范围及施工步骤；（2）熟悉沉井结构的类型与构造；（3）掌握沉井结构设计的程序和内容；（4）了解沉箱结构的概念、特点和主体结构组成；（5）了解现代压气沉箱工法的原理及特点。 
12.1 沉井结构概述  
12.2 沉井的类型  
12.3 沉井的构造  
12.4 沉井结构设计计算  
12.5 沉井刃脚验算  
12.6 沉井井壁计算  
12.7 沉井封底计算  
12.8 沉箱结构 
沉管结构设计  
本章要点：（1）沉管结构的概念、基本类型及其施工方法；（2）沉管结构的荷载和浮力设计计算；（3）沉管结构的防水措施、变形缝及管段接头的构造要求；（4）沉管结构的基础处理方法；（5）沉管结构的管段沉设方式和水下连接方法。学习目标：（1）熟悉沉管法相对于其它隧道施工方法的优缺点；（2）掌握沉管结构的荷载和浮力设计计算；（3）熟悉沉管结构常用防水措施及施工方法；（4）了解沉管结构的基础处理方法及管段沉设方式。 
13.1沉管结构概述  
13.2 沉管结构设计  
13.3 沉管基础  
13.4 管段隧道的管段浮运沉放技术 
顶管结构设计 
本章要点（1）顶管结构的概念及适用范围；（2）顶管工程的设计计算；（3）管幕结构和箱涵结构的概念及适用范围；（4）箱涵结构的设计内容及具体设计方法。学习目标（1）了解顶管结构、管幕结构及箱涵结构的概念和适用范围；（2）熟悉顶管工程的设计计算方法；（3）熟悉箱涵结构的设计内容及具体设计方法。 
14.1 顶管结构概述  
14.2 顶管掘进机选型及特点 
14.3 顶管施工关键技术  
14.4 曲线顶管及微型顶管技术 
整体式隧道结构设计 
本章要点：（1）整体式隧道结构的概念、分类和一般技术要求；（2）整体式隧道结构常用的计算方法；（3）半衬砌结构、直墙拱结构及曲墙拱结构的受力特征及计算方法；（4）复合衬砌结构和连拱隧道结构的设计原则和方法。学习目标：（1）了解整体式隧道结构的概念、分类和一般技术要求；（2）了解整体式隧道结构常用的计算方法；（3）掌握半衬砌结构和直墙拱结构的受力特征及计算方法；（4）熟悉曲墙拱结构的受力特征及计算方法；（5）了解复合衬砌结构和连拱隧道结构的设计原则和方法。 
15.1 整体式隧道结构概述  
15.2 整体式隧道结构的一般技术要求及计算方法  
15.3 半衬砌结构  
15.4 直墙拱形衬砌  
15.5 曲墙衬砌结构 
15.6 复合衬砌结构  
15.7 连拱隧道结构 
锚喷支护结构设计 
本章要点：（1）锚喷支护结构的概念及类型；（2）锚喷支护结构设计与监控设计；（3）锚喷支护结构施工信息的反馈。学习目标：（1）了解锚喷支护结构的概念、作用和方法；（2）熟悉围岩分级的依据和方法；（3）掌握喷锚支护结构的设计原理和计算方法。 
16.1 围岩分级  
16.2 锚喷支护设计  
16.3 锚喷支护监控设计及施工信息的反馈 
特殊结构设计 
本章要点：（1）穹顶直墙的衬砌形式和计算原理；（2）洞门的类型和构造要求；（3）岔洞的形式和构造要求；（4）竖井和斜井结构的构造及计算原理。学习目标：（1）了解穹顶直墙结构的衬砌形式和计算原理；（2）掌握洞门墙的稳定性验算方法；（3）掌握圆形、矩形竖井的计算方法；（4）了解竖井和斜井的构造要求。 
17.1 穹顶直墙结构 
17.2 洞门  
17.3 端墙和岔洞  
17.4 斜井和竖井