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1、隧道概述隧道结构工程特性、设计原则和方法与地面结构完全不同，隧道 结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构体 系。各种围岩都是具有不同程度自稳能力的介质，即周边围岩在很大 程度上是隧道结构承载的主体，其承载能力必须加以充分利用。隧道 衬砌的设计计算必须结合围岩自承能力进行，隧道衬砌除必须保证有 足够的净空外，还要求有足够的强度，以保证在使用寿限内结构物有 可靠的安全度。显然，对不同型式的衬砌结构物应该用不同的方法进 行强度计算。隧道建筑虽然是一门古老的建筑结构，但其结构计算理论的形成 却较晚。从现有资料看，最初的计算理论形成于十九世纪。其后随着 建筑材料、施工技术、量测技术的发
2、展，促进了计算理论的逐步前进。 最初的隧道衬砌使用砖石材料，其结构型式通常为拱形。由于砖石以 及砂浆材料的抗拉强度远低于抗压强度，采用的截面厚度常常很大， 所以结构变形很小，可以忽略不计。因为构件的刚度很大，故将其视 为刚性体。计算时按静力学原理确定其承载时压力线位置，检算结构 强度。在十九世纪末，混凝土已经是广泛使用的建筑材料，它具有整体 性好，可以在现场根据需要进行模注等特点。这时，隧道衬砌结构是 作为超静定弹性拱计算的，但仅考虑作用在衬砌上的围岩压力，而未 将围岩的弹性抗力计算在内，忽视了围岩对衬砌的约束作用。由于把 衬砌视为自由变形的弹性结构，因而，通过计算得到的衬砌结构厚度 很大，过
3、于安全。大量的隧道工程实践表明，衬砌厚度可以减小，所 以，后来上述两种计算方法已经不再使用了。进入本世纪后，通过长 期观测，发现围岩不仅对衬砌施加压力，同时还约束着衬砌的变形。 围岩对衬砌变形的约束，对改善衬砌结构的受力状态有利，不容忽视。 衬砌在受力过程中的变形，一部分结构有离开围岩形成“脱离区”的 趋势，另一部分压紧围岩形成所谓“抗力区”，如图6-1 所示。在抗 力区内，约束着衬砌变形的围岩，相应地产生被动抵抗力，即“弹性 抗力”。 抗力区的范围和弹性抗力的大小，因围岩性质、围岩压力 大小和结构变形的不同而不同。但是对这个问题有不同的见解，即局 部变形理论和共同变形理论。各种钢材计算公式角
4、钢:每米重量（公斤）=0.00785X（边宽+边厚-边厚）X边厚圆钢:每米重量（公斤）=0.00617X直径X直径（注:螺纹钢和圆钢相同）扁钢:每米重量（公斤）=0.00785X厚度X边宽管材:每米重量（公斤）=0.02466X壁厚X（外径-壁厚）板材:每米重量（公斤）=0.785X厚度有色金属的板材的计算公式为：每平方米重量（公斤）=比重*厚度 各种有色金属的比重如下：紫铜板 8.9 黄铜板 8.5 锌板 7.2 铅板 11.37 铝板 2.8 铝花纹板：每平方米重量（公斤）=2.96*厚度 紫铜管：每米重量（公斤）=0.02796*壁厚*（外径-壁厚）黄铜管：每米重量（公斤）=0.02670*壁厚*（外径-壁厚）
