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