第5章城市地下管道结构静力分析与设计5.1城市地下管网工程结构设计方法5.2城市地下管网结构荷载5.3城市直埋管道结构静力计算设计5.4城市地下综合管廊框架结构静力计算与设计5.5城市地下综合管廊盾构隧道结构静力计算导设计5.6架空管道结构静力计算设计
第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计 ⚫ 5.1 城市地下管网工程结构设计方法 ⚫ 5.2 城市地下管网结构荷载 ⚫ 5.3 城市直埋管道结构静力计算与设计 ⚫ 5.4 城市地下综合管廊框架结构静力计算与设计 ⚫ 5.5 城市地下综合管廊盾构隧道结构静力计算与设计 ⚫ 5.6 架空管道结构静力计算与设计
5.1城市地下管网工程结构设计方法第5章城市地下管道结构静力分析与设计基于极限状态平概率半经验设计理论，城市地下管网工程结构满足承载力极限状态和正常使用极限状态要求。Z = R - SYo：R为结构抗力；S为荷载作用效应；Z为状态功能函数；Y。为结构重要性系数。城市地下管道结构通常设计使用年限为50年，综合管廊本体结构设计使用年限为100年，相应结构重要性系数分别为1.0和1.1
5.1 城市地下管网工程结构设计方法 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计 基于极限状态半概率半经验设计理论，城市地下管网工 程结构满足承载力极限状态和正常使用极限状态要求。 Z = R - SY0 ：R为结构抗力；S为荷载作用效应；Z为状态功能函数； Y0 为结构重要性系数。城市 地下管道结构通常设计使用年 限为 50 年，综合管廊本体结构设计使用年限为 100 年， 相应 结构重要性系数分别为 1.0 和 1. 1
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计城市直埋管道和地下综合管廊受到结构自重、土压力、围岩压力、围岩弹性抗力、静水压力和水浮力，以及地面车辆荷载CH0LHaqeqw+9el土压水压地基弹簧qw2qe2qw2简载反力P自最力P圆形结构计算荷载示意图
5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计 城市直埋管道和地下综合管廊受到结构自重、土压力、围岩压 力、围岩弹性抗力、静水压力和水浮力， 以及地面车辆荷载 圆形结构计算荷载示意图
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计土氏力岩土体压力被幼出氏力士压力是土与挡土结构之间相互作用的结果，禁止土压力主幼士压力它与结构的变位有着密切关系。七位愁移向前移墙哥眉移以挡土墙为例，作用在挡土墙墙背上的土压力可以分为静止士压力、主动土压力（往往简称土压力）和被动土压力（往往简称土抗力）三种，其中主动土压力值最小，被动土压力值最大，而静止土压力值介于两者之间
岩土体压力 土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果， 它与结构的变位有着密切关系。 以挡土墙为例，作用在挡土墙墙背上的土压 力可以分为静止土压力、主动土压力（往往简 称土压力）和被动土压力（往往简称土抗力） 三种，其中主动土压力值最小，被动土压力值 最大，而静止土压力值介于两者之间。 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计经典土压力理论月“士柱理论”计算。竖向土压力即为软士地区浅理的地下工程，采用结构顶盖上整个士柱的全部重量。侧向土压力经典理论主要是库伦（Coulomb）理论和朗肯（Rankine）理论。静止土压力计算一般采用弹性理论，它也可以称为经典理论。尽管上述经典土压力理论存在许多不足之处，但是在工程界仍然得到厂泛应用
经典土压力理论 软土地区浅埋的地下工程，采用 “土柱理论”计算。竖向土压力即为 结构顶盖上整个土柱的全部重量。 侧向土压力经典理论主要是库伦（Coulomb）理论和朗肯（Rankine）理 论。 静止土压力计算一般采用弹性理论，它也可以称为经典理论。 尽管上述经典土压力理论存在许多不足之处，但是在工程界仍然得到广 泛应用。 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计Kh结构不发生变形和任何位移（移动或转动）时，背后填土处于弹性平衡状态。可根据半无限弹性体的应力状态求解P。=k.oc=k.yzk。=α-sin pc=0uk。=1-μ粘土k。=0.5~0.7；砂土k。=0.34~0.45。砂土、粉土1.0；粘性土、淤泥质土0.95
1、静止土压力的计算 结构不发生变形和任何位移（移动或转动）时，背后填土处于弹性平衡状态 。 可根据半无限弹性体的应力状态求解。 z c = (2 3) 1 (2 2) − − = = = − o o o c o k p k k z sin (2 4) k0 = − − Po h ko 2 2 1 = 粘土ko=0.5~0.7；砂土ko=0.34~0.45。砂土、粉土1.0；粘性土、淤泥质土0.95 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计库伦理论的基本假定：库伦理论由法国科学家库伦（Coulomb，C.A.）于1773年发表，主要针对挡土墙计算，基本假定为：①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无粘性土：2②挡士墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题：③挡士墙后士体产生主动士压力或被动士压力时，士体形成滑动体，滑裂面为通过墙的平面；④墙顶处土体表面可以是水平面，也可以为倾斜面，倾斜面与水平面有夹角：③在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件T = N tan pT'= N'tans
库伦理论的基本假定： 库伦理论由法国科学家库伦（Coulomb， C.A.）于1773年发表，主要针 对挡土墙计算，基本假定为： ①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无粘性土； ②挡土墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题； ③挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时，土体形成滑动楔体，滑裂 面为通过墙踵的平面； ④墙顶处土体表面可以是水平面，也可以为倾斜面，倾斜面与水平面有夹角； ⑤在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件 tan tan T N T N = = 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计VU=a-oX-.K6K6-BB1(n)(A)墙背倾角
+ 墙背倾角 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计主动土压力系数sin?(α+p)Kasin@-β)sin(+o)sin2αsinSVsin(α+β)sin(α-s)yh?K2sin2(α- p)Kpsino-Bsin(o+ssin?αsin(α+)1sina+β)sina+s主动土压力系数
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (2 14) sin sin sin sin sin sin 1 sin (2 13) sin sin sin sin sin sin 1 sin 2 2 2 2 2 2 2 2 − + + − + + − − = − + − − + − + + = p a K K 2 2 1 (2 10) 2 1 (2 12) 2 a a p p P h K P h K = − = − 主动土压力系数 主动土压力系数 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计
5.2城市地下管网结构荷载第5章城市地下管道结构静力分析与设计朗肯土压力理论是由英国科学家朗肯（Rankine）于1857年提出。朗肯理论的基本假定为：（1）挡土墙背竖直，墙面为光滑，不计墙面和土层之间的摩擦力：（2）挡土墙后填土的表面为水平面，土体向下和沿水平方向都能伸展到无穷，即为半无限空间；（3）挡士墙后填士处于极限平衡状态。朗肯理论是从弹性半空间的应力状态出发，由士的极限平衡理论导出，Ox=ko.O==Y.z
朗肯土压力理论是由英国科学家朗肯（Rankine）于1857年提出。朗肯 理论的基本假定为： （1）挡土墙背竖直，墙面为光滑，不计墙面和土层之间的摩擦力； （2）挡土墙后填土的表面为水平面，土体向下和沿水平方向都能伸展 到无穷，即为半无限空间； （3）挡土墙后填土处于极限平衡状态。 朗肯理论是从弹性半空间的应力状态出发，由土的极限平衡理论导出。 z z = x = ko z 5.2 城市地下管网结构荷载 第 5 章 城市地下管道结构静力分析与设计