结构动力学

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结构动力学范文第1篇

在对房屋建筑结构进行设计过程中，要注意以下几个原则。

1.计算简图要进行恰当、合理的选择

房屋建筑物的结构计算式是通过计算简图实现的，计算简图的选择影响着结构的安全，计算简图选择不当，则会经常出现结构安全事故，因此，选择恰当的计算简图，对于保障结构的安全具有重要意义。除此之外，建筑物结构的计算简图，需要采取相应的方法来保证，以能够很好地控制住计算简图在设计范围内的误差。

2.合理的选择建筑结构方案

合理的建筑结构设计离不开经济合理的建筑结构方案，也就是说，在结构的形式和体系上要做到联系实际，切实可行。建筑物的结构体系不仅要有明确的受力，而且还要传力简捷。在同一个结构单元中，要选择一种结构体系，不适宜混用多种结构体系。在地震区域中，应严格遵守平面和竖向的原则。例如，在确定结构方案的过程中，要全方位、全面地对建筑工程的设计要求、地质条件、施工条件以及原材质量等不同的因素进行分析，并且在建筑、水电、供暖等方面经过充分的协商后，择优选用。

3.对计算的结构进行准确分析

目前，在我国的建筑结构设计中，比较普遍的采用计算机网络信息技术，由于网络技术的发展，软件种类多种多样，软件不相同，计算的结果也就有所不同。针对此现象，结构设计人员应该针对各个不同的计算软件使用的范围和条件，进行详细全面的分析，在结构计算时，避免不必要的误差。另外，还要求结构设计人员在通过运用计算机软件进行设计过程中，要经过认真分析，做出合理的判断。因为可能出现建筑结构的实际情况与软件程序不符合、由于人为原因造成的错误以及软件自身存在的缺陷等问题，在一定程度上会造成计算结果的错误。

4.采取相应的构造措施

房屋的建筑结构设计，要牢牢掌握设计的原则，并且加强建筑结构中的薄弱环节，提高建筑物构件的延性性能，还要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋在执行阶段的锚固长度。其中，如震动效应、空气冲击波效应、爆破飞石、噪声、有害气体等，这些都对建筑结构造成间接或直接的危害。

二、动力学中的结构动力特性

在建筑结构中结构动力学反映抗震性质的微分方程，其中的系数C1和C2能根据初始条件确定。运用能够妥善处理重复变换加载的三维有限元方法分析钢筋混凝土柱在地震荷载作用下的非线性特性。钢筋混凝土墙——框架体系的非弹性地震反应，一般都参照了连续变化的轴向力和挠曲的相互影响和剪切变形的影响，加之轴向力变化对于动力反应的影响非常显著，但剪切变形的影响却不大。如果我们仔细研究钢框架建筑的非弹性地震反应我们会发现柱的轴向塑性变形会朝一个方向积累，进而导致水平位移增大，从而加剧P—Δ效应。轴向力将减小挠曲为主的振型的自振频率，而且将加大拉伸振型的自振频率。我们可以运用离散变量方法，对整个体系进行处理，用拉格朗日方程进行一般性分析，以便考虑结构的空间特性。

三、建筑结构中结构动力学的防震减震应用

建筑结构中的防震减震应用最主要的就是对建筑结构进行特性优化分析，例如，针对某高层建筑，业主要求必须体现大空间概念，最后经过与设计院的协调沟通，确定采用28层的设计方案，其中，地下2层，地上26层，总面积30000m2，高度达到94m。针对建筑结构体系的优化选择，设计院具体的对建筑结构中结构动力学的减震防震应进行了设计应用，具体方法如下。

1.反应谱设计法

根据结构动力学所特有的特性，动力结构在地震时就会有一定的动力效应，简单的说就是结构上质点的地震反应加速度与地面运动的加速度有所不同，且结构上质点的地震结构自震周期与阻尼具有一定的联系。对动力学方法的应用可以对自由度弹性体系质点的加速度反应进行求解，并求得不同周期的加速度反应。

2.能力设计法

想要能够有效地保证建筑结构中钢筋混凝土结构具有足够的弹性，就需要运用钢筋混凝土结构能力设计法。此方法的原理就是对非弹性性能对结构抗震能力的理解和超静定结构的地震机理的理解，并在地震的作用下对具有岩性破坏机制的控制思想进行实现，进而保证结构的抗震效果和设防目标，同时还可以保证设计的经济合理性。

四、结语

结构动力学范文第2篇

关键词：螺栓连接；有限元分析；非线性；动力学特性

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.010

0 引言

目前，有限元分析技术业已成熟，利用有限元分析技术可以对简单零部件或结构件进行精确计算仿真，得到的仿真结果完全可以用来分析实际工程问题。但是在许多情况下，需要对一些机械系统进行结构分析，即利用各种装配手段，如配合连接、螺栓连接、销连接、焊接、胶接、啮合连接等等方式，将大量的零部件和组件等装配在一起而构成的[1]。在对诸如此类的机械系统进行有限元分析时，能否恰当处理零件或组件之间的连接装配关系是一直困扰工程技术人员的关键问题，并已经限制了有限元分析技术的发展和应用。

在工程设计中，需要简化分析模型才能对机械系统的装配结构进行有限元动力学仿真分析，一般有以下几种简化方式[2]：一是一体化分析模型方法，忽略零件之间的连接装配关系，将机械系统中的所有零部件看成一个整体，并假定装配体之间的连接是刚性连接。这种分析模型的优点是数据比较简单，计算量小，缺点是完全忽略了装配结构中的连接刚度和连接阻尼对系统动力学特性的影响，而且计算结果在很大程度上偏离实际情况，实际应用中参考价值较小；二是，利用附加面技术处理结合面问题的方法。以螺栓连接为例，分析模型不是通过螺栓孔和螺栓来连接，而在两接触面之间另外定义一层具有某些特定属性的附加面，采用调整该附加面的各种属性参数的方式，便可以准确地模拟出任意复杂工况下的连接刚度。但是，该方法需要先做振动试验，然后根据试验结果对附加面的弹性模量、密度等参数进行迭代优化，才能较准确的反应试验情况，具有滞后性且应用范围不广，故不适用于前期结构设计阶段。

本文以L形螺栓连接结构为例，通过理论计算，综合利用接触非线性问题的有限元仿真分析和模态分析方法，计算螺栓连接结构的瞬态动力学响应，分析其动力学特性的影响因素，并通过具体的振动试验得到反馈，即本文提出的等效模型可以准确地模拟接触非线性问题。

1 接触刚度计算模型

机械表面常会存在很多微凸体，故两个粗糙面的接触问题可以转化为微凸体的接触问题。为便于研究，将两粗糙表面的接触问题简化为光滑与粗糙弹性表面相接触[3]。

假定基准面与光滑表面间距为d，微凸体波峰分布的概率密度函数为，对于某一微凸体，波峰位于基准面的间距在z和z+dz之间的概率为。所以，当微凸体的高度z大于间距d时，即可判定两者接触，其概率为：

因此，某一接触面间相互接触的微凸体个数

=

m为接触面上微凸体的总个数，接触面积为Ac。其中，位于基准面的间距在z和z+dz之间的接触点数为。上述接触微凸体与基准面之间的法向接近量为（z-d），预期的载荷W为：

（1）

式中，，E为微凸体弹性模量，R为微凸

体平均曲率半径，，，，为微凸体

波峰分布概率密度函数的标准差。

将式（1）等式两边均除以接触面积Ac，可以得到载荷pc的表达式如下：

（2）

式中，n=m/Ac，为单位轮廓面积上的微凸体数。由式（2）能够看出，载荷pc与接触表面间距h之间是非线性关系。但是，微凸体的变形远远大于波纹的变形，即h值仅在某一值的附近做微小的变动，可以将非线性关系简化为线性关系来描述，其中的影响因子即可表述为刚度系数k。对式（2）两端取微分，可得：

（3）

将上述各表达式代入式（3）可得：

（4）

经式（4）可知刚度系数k的计算公式为：

（5）

经式（2）可知，在表面特征参数为已知的情况下，当相互接触的两物体表面特征属性一定的前提下，h值只与外作用载荷pc有关，将其代入式（5）中，经计算简化可得：

（6）

式中，C为相互接触的两物体表面特征属性一定的前提下k中的常数，其大小与外作用载荷的大小有关。

因此，对于接触面积为Ac的整个接触面，其总的刚度系数K为

K=k・Ac （7）

式中，

（8）

（9）

Aa为有效作用区域，即有效接触区域表面积，nB为单位理论接触面积上的波纹分布密度。

设，， 将式（6）、式（8）和式（9）

代入式（7）中，可推导得到以下关系式：

（10）

根据式（10）能够看出，当接触物体间的各参数属性一定的前提下，接触刚度的大小仅取决于有效作用区域和外作用力的大小。

2 螺栓连接结构有限元分析

2.1 L形螺栓连接结构模型

为验证上述理论分析的正确性，对如图1所示的L形螺栓连接结构进行仿真分析。结构中的两个L形梁外形尺寸为长150mm、宽30mm、厚8mm，材料均采用45钢。梁1一端固定，另一端与梁2通过3个M6X30的螺栓连接，梁2另一端为自由状态，组成一个螺栓连接结构。

在预紧力矩T的作用下，螺栓头部和螺母的支撑面压紧被连接件，给被连接件施加了一定的压应力，此压应力在其作用区域内分布不均，且此作用区域的覆盖范围也很难准确测定，所以对螺栓连接件进行精准地模态分析是相当困难的。在大多数工程分析中，通常采用圆锥体、圆柱体及球台等一些简单模型来模拟压应力的作用区域，并取得较好的分析效果。本文选择中空圆柱体进行模拟仿真分析[4]。

2.2 基于接触非线性的螺栓连接结构静力学计算

首先，利用MSC.Patran软件建立上述螺栓连接结构的仿真分析模型，并对其进行静力学分析。为了较为准确地获得接触面积与接触力的大小，需对螺栓及连接区域的模型划分更为精细，如图2所示。施加在螺栓上的预紧力矩T与预紧力Fp的大小近似表达式为，其中，为相互接触面之间的摩擦系数，通常取为0.2左右，d为螺杆直径。因此，结合本例可以计算得到，当预紧力矩为1N・m时，预紧力约为888.9N。

图3所示为施加一定预紧力的螺栓连接结构的应力作用云图。根据应力云图，确定出图中最大应力作用区域范围，将该区域简化为以螺栓孔中心为圆心，具有一定大小的圆环形区域，并规定此区域为两接触面间的等效接触区域。

2.3 螺栓连接结构的动力学分析

基于上述有限元静力学分析结果，建立螺栓连接结构的有限元动力学模型如图4所示。在上下接触面孔中心处各建立一个独立结点，然后将上下连接面等效接触区域内的节点利用耦合单元节点（MPC）的方法连接到两个独立节点上，在两个独立节点之间建立一个梁单元，用以模拟螺杆的刚度，等效接触区域外的节点不予连接，从而将螺栓连接的接触非线性问题转化为线性问题。

建立对比方案以验证等效模型的准确性和适用性。其一，选取上述等效模型；其二选取一体化模型，即将装配结构中的所有零件直接合并为一个一体化整体，用刚性连接等效结构组件之间的连接。对两种模型进行模态分析，比较分析结果，进行差异对比。

分别计算上述模型在1N・m、5 N・m预紧力矩下的前5阶频率，计算结果如表1～2所示。

3 振动试验

对上述结构尺寸的L形螺栓连接件进行了振动试验，分别测得试验件在1N・m 、5N・m预紧力矩下的前5阶固有频率，并与有限元分析结果对比如表1～2所示。

4 结论

本文从理论上推导了影响接触刚度的主要因素，导出了其计算公式，由公式可以导出影响接触刚度大小的主要因素，当接触物体间的各参数属性一定的前提下，接触刚度的大小仅取决于有效作用区域和外作用力的大小。连接结构间的螺栓预紧力越大，即外作用力越大，结构接触刚度越大，表现出的特性就是结构的固有频率越高。

本文利用有限元分析软件MSC.Patan对L形螺栓连接结构进行分析时，采用了以下两种简化模型，一种是忽略接触的影响，直接合并为一个整体的刚性模型，另一种是考虑了螺栓预紧力对接触刚度的影响，采用等效接触区域的等效模型。以实际振动试验的结果为基准，通过对比以上两种简化模型的静力学和动力学分析结果，可以看出刚性模型的分析结果偏大，且误差较大，最小误差为4.49%，最大误差高达14.4%，并且螺栓预紧力的大小对结构刚度的模拟分析结果无任何影响。而等效模型的前5阶固有频率更接近实际试验结果，最大误差仅为-5.54%。

综上所述，本文提出的基于有效作用区域的等效模型，能够更加准确地分析螺栓连接结构对系统刚度的影响，该等效模型可以用来模拟接触非线性问题，为以后工程中的类似问题提供了一种更加有效便捷的解决方案。

参考文献：

[1]李成，朱红红，铁瑛等.单搭胶/螺栓混合连接结构的应力分布与载荷分配[J].吉林大学学报（工学版），2013，43（04）：933-938.

[2]饶柱石.拉杆组合式特种转子动力学特性及其接触刚度的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，1992.

结构动力学范文第3篇

关键词　结构动力学　比较研究　课程建设

0　引言

结构动力学是土木工程专业一门重要的专业基础课程。然而，结构动力学又是一门比较难学的课程，不但对微积分学、微分方程、理论力学、材料力学、结构力学等方面的先修理论课程有比较高的要求，而且对于研习者对工程现象和理论概念的理解和抽象思维能力也有很高的要求。特别是在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-　2020　年）》明确提出实施卓越工程师人才教育培养计划①以来，如何在有限的本科教学课时内最有效地传输理论知识、培养工程思维、激发创新意识、养成卓越习惯更成为工程学各专业高等教师的艰巨挑战。

本研究调研了若干国际著名大学土木工程专业本科培养计划和结构动力学课程教学计划，希望通过对比研究对我国土木工程专业结构动力学课程的本科教学提供有意义的建议。

1　样本选定与资料搜集

本研究采用网络调查等方法搜集了6所国际著名研究型大学土木工程专业各层次的培养计划和课程大纲。这6所高校根据2011年QS世界大学排行榜土木工程专业榜单选定，②均为土木工程专业排名世界前十的高校，同时兼顾了区域和国家的分布，以期具有最好的代表性。这6所高校包括两所美洲区高校（排名全球第一的美国麻省理工学院（MIT）③和排名全球第二的美国加州斯坦福大学（SU））④、两所欧洲区高校（排名全球第三的英国剑桥大学（UCAM）⑤和排名全球第十的瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）⑥）、以及两所亚太区高校（排名全球第七的新加坡国立大学（NUS）⑦和排名全球第八的日本东京大学（TU）⑧）。

2　比较分析

基于搜集到的相关原始资料，本研究在以下5方面进行了比较分析，包括：修课要求、教学内容、教学方式、考核方法、教学资料等。

课程修课要求主要通过比较各校培养计划和课程列表来进行。各校的修课要求是：MIT和ETH将结构动力学的基础知识作为结构力学或土木工程力学的一部分而要求本专业学生必修；UCAM工程学系本科低年级不分专业，在大一要求所有工程系学生必修与结构动力学初级课程相关的课程；NUS和UT则开设了面向本专业学生的限定选修课程；SU对相关内容学习没有要求，但开设有相关任意选修课程。

课程教学内容通过比较课程教学大纲进行。如表1所示：结构动力模拟一般方法、单自由度结构动力特征与动力响应分析、多自由度结构动力特征与动力响应分析等以常微分方程的建立与求解为理论内核的内容6所学校都有讲授；广义单自由度系统模拟方法和连续系统动力分析方法则各有2所和3所学校在本科基础课程中有涉及；而结构地震响应谱分析等面向具体工程应用的内容则仅有1家高校（NUS）在本科课程中进行了介绍。

课程教学方式比较表明（如表2所示）：对于本科基础课程，课堂讲授基础理论知识是最主要的教学方式。为了示范如何使用基础理论知识解决课程习题，有些院校还专门开设了习题辅导课以作补充（如MIT和ETH）。同时，任课教师在课间或专门在课余留出时间供学生答疑，展开双向讨论也是一种巩固课堂学习的常用方式（如MIT等）。另外，通过给出具体阅读内容指导学生阅读专业书籍也是培养学生自主学习习惯的常用手段。

课程考核方式比较表明（如表3所示）：各校均将笔试作为最主要的考核手段，同时把平时作业的完成情况作为必要的补充，并制定了明确的对于作业晚交和抄袭的惩罚制度（如MIT）。另外，有些学校也将学生们的课堂答问情况、上课出席情况等作为课程考核的有益补充。MIT就明确规定，学生们的上课出席情况优良可以额外加5%的分数，而如果课堂答问情况优良则可以再额外加10%的分数。这是非常合理的。因为课堂的互动教学是学生们理解基本概念、理论体系、理论重点的重要方式，而课堂答问如果开展得巧妙的话可以很好地训练学生们的逻辑思考能力，并加深大家对理论知识的理解。

课程教学资料使用情况比较表明：各校均以讲义和指定的教科书为主要教学资料，并不列举过多的教学参考书和参考论文。即使UCAM推荐了多达5本的教学参考书，对于每一讲如何使用这些教学参考书，讲师也给出了非常具体的每本书从第几页到第几页的阅读建议。应该来说，这对于入门课程的学习来说是十分必要的，可以避免还没有建立起基本概念的学习者一开始就被各种不同的表述和符号系统所误导，方便学习者顺利领会课程的本质内容。

3　结论

本文调研比较了国际著名高校土木工程专业本科培养中结构动力学相关课程的修课要求、教学内容、教学方式、考核方法、教学资料等，得出如下结论：

结构动力学范文第4篇

工业经济虽然在知识经济时代的来临和冲击之下，逐渐走向了式微的发展阶段，但这并非意味着在社会生活和经济生产中，已经失去了往昔的主导地位，仍旧存在着不可忽略的价值和功能，并在国家复兴的进程中，具有强大的助推作用。作为传统工业部门中的代表，机械制造业不但在经济发展的助推中，作用绝非可有可无，而且在当前科技创新的研究领域中，其平台作用也是不可小觑。在机械结构的设计原理中，运动力学在其中的干预作用最大，在物理学的实验活动中，也最受研究人员的重视和关注。

1机械结构设计的在应用中的技术要素

作为机械结构设计环节中的重要组成部分，结构设计中的关键要素，正是促进技术革新的重要手段之一。伴随着科研活动中的理论基础的日益夯实和技术应用范围的日趋扩大，物理学中的相关原理也逐渐拥有了充足的用武之地，在实际机械结构的设计中，不断满足着机械结构的符合要求，并促进生产水平的解放和提升。在机械结构设计层面的几何要素上进行分析，机械结构的设计原理，秉持着其精密的设计技术的指导和应用，在零部件之间能够实现咬合力的提高，并实现位置关系的明确定位和精密确定。在这种几何要素的关系体系之内，机械结构设计中最为关键的因素，便是不同的面，在这些不同的面上，通过完善和优化的考量，来保证在零件的不同接触面上，都可以进行合理的安排。

2运动力学在机械结果设计中的应用

运动力学在机械结构设计中的应用价值，主要体现在2个方面：

（1）在零部件的链接方面。在这一环节中，诚如上文中论述的那样，存在着直接链接和间接链接的差别，由于存在着应用方面的差别，所以在运动力学的应用潜力上，也存在着截然相异的表现。但是作为机械设计中的核心要素，运动力学所产生的抽象指导上，从根本上也是如出一辙。例如，利用力矩的变化，通过计算不同联接点的摩擦力和压力，从而可以了解到不同的节点的压力和零件的材料选择等。在力学计算和相应的选择性指标的衡量下，构成决定零件的选材和位置的排列组合等等，都体现出这一点。

（2）在机械零件的操作过程中，一旦发生损耗等相关问题，运动力学的理念和技术原理同样存在着必要的指引作用，特别是在行动与摩擦之后产生的损耗之后，借助运动力学的相关理论，便能够依照运动做工，实现计算机的损耗系数，并且对零件的损耗程度进行相应的预定，还能够在根本上实现材质遴选的科学性。总之，充分利用运动力学，是保证机械结构设计的基础，也是未来的发展方向。

3运动力学在机械结构中的设计准则

3.1满足力学要求的设计准则

在进行机械产品结构设计过程中，必须要考虑到材料力学、弹性力学、疲劳力学等相关的力学准则，并且在此基础上，通过相应力学的强度计算法则，实现设计合格化的机械产品，积极引用在生产活动之中。在运动力学的物理学术体系中，疲劳力学便是一个值得参照的对象。由于其与轴承、齿轮以及轴的使用寿命等存在着直接的关联，因此在设计过程中，研究人员通常会依据不同机械零件的载荷变化，实现力学计算的灵活化处理，进而实现产品结构的优化，并延长机械产品的使用寿命和利用周期。由于零件的截面尺寸的变化，能够带动其内应力变化适应能力的提高，这便能够使得各截面的强度相等。而按等强度原理设计的结构，材料才可以得到充分的利用，提高经济效益。

3.2创新机械结构的设计理念

如今的机械结构创新设计活动，大体是指采用机械结构设计变元法，通过针对机械结构设计中相关因素的遴选和改变，以实现机械结构在实用层面上的技术革新和理念创新，以便满足于应用上的诸多需求。在这种呼之欲出的科研背景之下，创新型结构在便利性和经济性等多方面上均能够优于传统设计结构的主要原动力，就是近年来推出的变元法。这种机械结构的设计法则主要包括多种装配原理，例如数量变元、形状变元、材料变元、位置变元以及装配联接变元等等，在变元中实现机械结构设计方案的革新，并在数学模型的引导和助推下，计算和测试其结构性能，便能够选择出最优化的机械结构设计。

4结语

结构动力学范文第5篇

关键词：隧洞；衬砌；力学模型

近年来不断的研究和实践可以看出：复合衬砌能充分发挥围岩自承能力，提高衬砌承载力。它是在新奥法的基础上设计施工的一种新型支护结构。因此，对于探讨隧洞复合衬砌结构计算理论有着十分重要的意义。

1 结构设计的主要模型

由当前世界上的隧洞施工可以看出，用于隧洞的计算模型结构设计有两类：第一类是结构力学模型，这类模型是围岩对支护结构产生变形约束作用，它以支护结构作为承载体，而荷载的来源是围岩，；第二类称为连续介质力学模型，它与结构力学模型不同，承载主体是围岩，支护结构约束围岩向隧洞内发生变形作用。

1.1 结构力学模型

结构力学模型又称作荷载-结构模型，这种模型分开将支护结构及围岩在计算中进行考虑，支护是承载主体，围岩作为支护结构的弹性支承以及荷载来源。图1所示即为荷载-结构模型。

在荷载-结构模型中，作用在结构和围岩当中的力是以弹性支承对支护结构产生约束来实现的。因此，围岩的承载能力越高，其自承力相对越高，而产生于支护结构的围岩压力就越弱。在进行设计时，首先应该判断围岩的状态，判断是否适用于这类模型进行支护结构设计；其次，应确定结构荷载。一旦这两点明确了，就成了运用普通力学方法求体系的位移以及内力的问题。

常见的结构力学模型的计算方法包含有：弹性连续框架（含拱形）法、假定抗力法和弹性地基梁（含曲梁和圆环）法等。当结构变形的约束能力较小时，结构内力计算常采用弹性连续框架法；反之，则可采用弹性地基法以及假定抗力法。假定抗力法以及弹性地基梁法已逐步形成了一些经典计算方法。由于此模型计算简便，概念清晰，至今仍在广泛使用。

1.2 岩体力学模型

第二类模型又称岩体力学模型。这种方法将支护结构与围岩视作共同承载的隧洞结构的体系，因此这种模型又称作围岩-结构模型。在这种模型中承载主体是围岩，支护结构仅用于约束和限制围岩发生变形。如图2所示。

在岩体力学模型中部分问题可以采用解析法来计算，或者收敛-约束法进行图解。利用这个模型进行设计的主要问题，是确定围岩的初始应力场及展现材料特性的各种参数的变化。由于复合整体模型符合目前的施工水平，它是目前隧洞结构体系设计中并正在逐步发展并且优先采用的模型。

2 隧洞常见结构设计方法

国际隧洞协会（I.T.A）在1987年成立了隧洞结构设计模型研究组，收集和汇总了各会员国目前采用的地下结构设计方法，最常用的有以下4种基本设计模型[1]：

（1）参照对比以往隧洞工程施工经验进行类比的经验设计法。

（2）以现场量测数据和实验室试验为主要参考依据的实用设计方法。

（3）作用与反作用模型，即荷载-结构模型。（4）连续介质模型，包括解析法和数值法。

各种方法有其优点，但也有其缺点和不足。由于在设计中往往受到外界环境及各种因素的干扰，因而在设计中应该注重以往的类似工程经验。即便在分析时采用较为严密的理论依据，其计算结果也需要用以往的经验来进行调整。当然，在工程设计中为了取得更为经济合理的设计，往往要同时采用多种设计方法来进行计算。

3 隧洞衬砌结构力学模型

隧洞设计中选取一般如下：对于隧洞衬砌初期支护设计，应采用围岩-结构模型进行内力和变形分析，同时可得开挖后围岩的应力状态、塑性区范围及洞周边变形等，由此可判断初期支护参数的选择合理与否，是否能够满足围岩开挖后洞室的稳定，能否确保隧洞及地下工程施工的顺利进行。初期支护参数包括锚杆的数量、大小和长度，钢拱架的H值和间距，钢筋网的大小和间距，喷射混凝土的厚度等；对于二次衬砌设计，应采用荷载-结构模型进行内力分析和变形分析，从而验算二次衬砌混凝土的标号、厚度和钢筋配置数量以及二次衬砌轮廓线是否合理等。

4 结束语

目前对复合式衬砌结构中的二次衬砌设计多数采用工程类比结合一定的结构计算分析来进行综合确定的。由于复合式衬砌结构形式特殊，而受力状态又较为复杂。因此，在进行相关设计时，往往需要结合实际情况，建立既能满足结构安全性又能兼顾经济性要求的力学模型。

参考文献