本發(fā)明涉及隧道工程領域，具體涉及一種隧道鋼架輔助支撐體系的設計分析方法。

二、

背景技術：
：

鋼架是軟弱破碎地層隧道常用的一種初期支護型式，由于它具備較大的早期剛度，在架設后就能夠立即給予圍巖強有力的支護，因此在維持隧道開挖后的圍巖初期穩(wěn)定方面，鋼架能夠發(fā)揮重要作用。然而，考察軟弱地層隧道施工中出現(xiàn)的塌方或洞頂大幅沉降，問題則多發(fā)生在鋼架的拱腳支承上，如拱腳地基承載力不足或拱腳懸空等均會對鋼架拱腳的穩(wěn)定性造成不利影響。

鋼架的輔助支撐體系是目前常用的一種隧道拱腳沉降控制措施，但仍缺乏一套可供隧道設計人員采用的設計分析和評價方法，致使應用上僅憑經驗而存在較大的盲目性。

三、

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的提供一種隧道鋼架輔助支撐體系的設計分析方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種隧道鋼架輔助支撐體系的設計分析方法，其特征在于：所述的方法步驟為：

步驟1)：建立鋼架輔助支撐體系的力學分析模型，所述的鋼架輔助支撐體系由連接縱梁和鎖腳構件構成；

步驟2)：根據(jù)步驟1)建立的力學分析模型，確定鋼架輔助支撐體系中連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載；

步驟3)：根據(jù)步驟1)建立的力學分析模型和步驟2)確定的豎向作用荷載，采用力法確定鋼架輔助支撐體系中連接縱梁各處的多余未知力；

步驟4)：根據(jù)步驟3)所得的多余未知力，確定不同工況時鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況；

步驟5)：根據(jù)步驟4)確定的鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況，對不同工況時各拱腳的地基承載力、各拱腳沉降量、連接縱梁的強度、鎖腳構件的強度及其下伏地基的承載力進行驗算，若不滿足驗算要求，則須調整鋼架輔助支撐體系的設計參數(shù)，重新驗算直至滿足驗算要求。

所述步驟1)建立的鋼架輔助支撐體系的力學分析模型滿足以下條件：

A：將連接縱梁在鋼架落底接長處視為固定端，鋼架未接長段的連接縱梁視為懸臂梁結構；

B：鋼架未接長段自上而下傳遞的豎向作用荷載由連接縱梁、鎖腳構件和拱腳地基共同支承。對于連接縱梁而言，受到縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，同時還受到各鎖腳構件提供的豎向支承反力，以及縱梁下方鋼架各拱腳傳遞的豎向地基反力。所述鎖腳構件和鋼架拱腳地基提供的支承均視為彈性支承，所受的地基反力均服從溫克爾假定，其中鋼架各拱腳地基的彈性支承剛度分別為K₁、K₂、K₃、K₄和K₅等，各鎖腳構件提供的彈性支承剛度分別為K_s1、K_s2、K_s3、K_s4、K_s5和K_s6；

C：通過令鋼架拱腳地基的彈簧剛度K₁＝0，以考慮臺階下部開挖至懸空引起的地基支承力損失。

所述步驟2)確定鋼架輔助支撐體系中連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，所述豎向荷載取兩種極端情況進行包絡取值。

所述步驟3)中多余未知力包括鋼架各拱腳的豎向地基反力以及各鎖腳構件對連接縱梁的支承反力。

根據(jù)所述步驟5)的驗算要求為：

A、各拱腳地基荷載小于地基允許荷載或應力；

B、各拱腳沉降量小于允許值；

C、連接縱梁的應力小于縱梁材料的屈服強度；

D、鎖腳構件的應力小于構件材料的屈服強度；

E、鎖腳構件下伏地基受力小于地基允許荷載或應力。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果：

本發(fā)明通過建立鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的力學分析模型，計算得到鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護下鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況，進而可對不同工況時鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)設計的合理性進行驗算，最終完成鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的設計。本發(fā)明的鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)設計分析方法可為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的設計提供理論依據(jù)，避免了目前鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)在設計和應用上僅憑經驗而存在的盲目性。

鋼架的連接縱梁、鎖腳構件等是鋼架常用的拱腳沉降控制措施，與連接縱梁或鎖腳構件單獨使用相比，二者聯(lián)合使用顯然具有更好的沉降控制效果。該支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的支護作用主要表現(xiàn)在以下兩方面：一是通過連接縱梁和鎖腳構件對上部鋼架的共同支承作用，分擔或減少上部鋼架傳遞給拱腳的地基荷載，從而避免由于地基承載力不足而導致的鋼架拱腳失穩(wěn)；二是當臺階下部開挖至鋼架拱腳懸空時，由連接縱梁和鎖腳構件共同為懸空狀態(tài)的鋼架提供支承，從而確保鋼架在臺階下部施工過程中的穩(wěn)定性。

四、附圖說明：

圖1為一種隧道鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的設計分析方法的流程圖；

圖2a為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)沿隧道縱向的示意圖；

圖2b為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)沿隧道橫向的示意圖；

圖3a為現(xiàn)實中的鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)力學示意圖；

圖3b為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的理想化模型示意圖；

圖4a為圍巖荷載沿縱向均勻分布時的荷載分配示意圖；

圖4b為拱腳荷載傳遞示意圖；

圖5a為圍巖荷載沿縱向呈三角形分布的示意圖；

圖5b為圍巖荷載沿縱向呈三角形分布時的荷載分配示意圖；

圖6為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)多余未知力求解的力法基本體系示意圖。

五、具體實施方式

下面結合具體的實施方式來對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：

一種隧道鋼架輔助支撐體系的設計分析方法步驟為：

步驟1)：建立鋼架輔助支撐體系的力學分析模型，所述的鋼架輔助支撐體系由連接縱梁和鎖腳構件構成；

所述步驟1)建立的鋼架輔助支撐體系的力學分析模型滿足以下條件：

A：將連接縱梁在鋼架落底接長處視為固定端，鋼架未接長段的連接縱梁視為懸臂梁結構；

B：鋼架未接長段自上而下傳遞的豎向作用荷載由連接縱梁、鎖腳構件和拱腳地基共同支承。對于連接縱梁而言，受到縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，同時還受到各鎖腳構件提供的豎向支承反力，以及縱梁下方鋼架各拱腳傳遞的豎向地基反力。所述鎖腳構件和鋼架拱腳地基提供的支承均視為彈性支承，所受的地基反力均服從溫克爾假定，其中鋼架各拱腳地基的彈性支承剛度分別為K₁、K₂、K₃、K₄和K₅等，各鎖腳構件提供的彈性支承剛度分別為K_s1、K_s2、K_s3、K_s4、K_s5和K_s6；

C：通過令鋼架拱腳地基的彈簧剛度K₁＝0，以考慮臺階下部開挖至懸空引起的地基支承力損失。

步驟2)：根據(jù)步驟1)建立的力學分析模型，確定鋼架輔助支撐體系中連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，豎向荷載取兩種極端情況進行包絡取值。

步驟3)：根據(jù)步驟1)建立的力學分析模型和步驟2)確定的豎向作用荷載，采用力法確定鋼架輔助支撐體系中連接縱梁各處的多余未知力；多余未知力包括鋼架各拱腳的豎向地基反力以及各鎖腳構件對連接縱梁的支承反力。

步驟4)：根據(jù)步驟3)所得的多余未知力，確定不同工況時鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況；

步驟5)：根據(jù)步驟4)確定的鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況，對不同工況時各拱腳的地基承載力、各拱腳沉降量、連接縱梁的強度、鎖腳構件的強度及其下伏地基的承載力進行驗算，若不滿足驗算要求，則須調整鋼架輔助支撐體系的設計參數(shù)，重新驗算直至滿足驗算要求。

驗算要求為：

A、各拱腳地基荷載小于地基允許荷載或應力；

B、各拱腳沉降量小于允許值；

C、連接縱梁的應力小于縱梁材料的屈服強度；

D、鎖腳構件的應力小于構件材料的屈服強度；

E、鎖腳構件下伏地基受力小于地基允許荷載或應力。

實施例：

如圖1所示，所述設計方法，首先根據(jù)鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的作用機制，如圖2a和b所示，建立鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的力學分析模型，如圖3a和b所示，且滿足如下條件：

(1)將連接縱梁在鋼架落底接長處視為固定端，鋼架未接長段的連接縱梁視為懸臂梁結構；

(2)鋼架未接長段自上而下傳遞的豎向作用荷載由連接縱梁、鎖腳構件和拱腳地基共同支承。對于連接縱梁而言，受到縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，同時還受到各鎖腳構件提供的豎向支承反力，以及縱梁下方鋼架各拱腳傳遞的豎向地基反力。所述鎖腳構件和鋼架拱腳地基提供的支承均視為彈性支承，所受的地基反力均服從溫克爾假定，其中鋼架各拱腳地基的彈性支承剛度分別為K₁、K₂、K₃、K₄和K₅等，各鎖腳構件提供的彈性支承剛度分別為K_s1、K_s2、K_s3、K_s4、K_s5和K_s6等；

C：通過令鋼架拱腳地基的彈簧剛度K₁＝0，以考慮臺階下部開挖至懸空引起的地基支承力損失。

為確定連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載，取兩種極端情況進行包絡取值(實際情況總介于兩個極端之間)：

A：豎向圍巖荷載沿隧道縱向為均勻分布，即不計工作面前方巖土體對圍巖的支撐作用，如圖4a和b所示，則有F₁＝F₂＝F₃＝F₄＝F₅＝F。考慮到圍巖荷載的逐步釋放，不同荷載釋放系數(shù)η下的單榀鋼架所受的荷載集度為：

q＝ηq₀L_s (1)

進而可確定連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載為：

所述η為鋼架承擔的圍巖荷載比例；所述q₀為隧道總的豎向圍巖荷載，可按相關隧道設計規(guī)范進行計算取值(N/m)；所述L_s為鋼架的縱向間距(m)；所述l為上臺階開挖寬度(m)。

B：圍巖荷載沿隧道縱向為三角形分布，即圍巖荷載在工作面處為零，然后隨著工作面距離增大而線性增大，最后在鋼架落底接長處達到最大，如圖5a和b所示。接下來在確定鋼架傳遞給連接縱梁的荷載之前，需首先確定當前圍巖荷載分布形式下各榀鋼架所分攤的圍巖荷載，實現(xiàn)將面分布荷載轉化為作用在各榀鋼架上的線分布荷載。在面分布荷載的任意縱向平面內，為各榀鋼架劃分各自的荷載分攤區(qū)域，同時確保各分攤區(qū)域的形心位置與各榀鋼架所在位置相對應，然后將各分攤區(qū)域內的分布荷載等效轉換為作用于各榀鋼架上的集中荷載，進而求得連接縱梁上方各鋼架傳遞的豎向作用荷載可分別表示為：

利用建立的鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的力學分析模型和確定的豎向作用荷載，對鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)進行受力分析。首先取鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的力法基本體系如圖6所示，采用力法對所述鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)中連接縱梁各處的多余未知力X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉、X₁₀和X₁₁進行求解。多余未知力X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉、X₁₀和X₁₁的求解過程如下：

結合圖6，根據(jù)鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)中連接縱梁在各鋼架拱腳處的豎向位移等于對應拱腳地基的壓縮變形，以及連接縱梁在各鎖腳構件支承處的豎向位移等于相應鎖腳構件端部撓度的豎向分量，可列如下基本方程式：

其中

δ₂₁＝δ₁₂，

δ₃₁＝δ₁₃，δ₃₂＝δ₂₃，

δ₄₁＝δ₁₄，δ₄₂＝δ₂₄，δ₄₃＝δ₃₄

δ₅₁＝δ₁₅，δ₅₂＝δ₂₅，δ₅₃＝δ₅₃，δ₅₄＝δ₄₅

δ₆₁＝δ₁₆，δ₆₂＝δ₂₆，δ₆₃＝δ₃₆，δ₆₄＝δ₄₆，δ₆₅＝δ₅₆

δ₇₁＝δ₁₇，δ₇₂＝δ₂₇，δ₇₃＝δ₃₇，δ₇₄＝δ₄₇，δ₇₅＝δ₅₇，δ₇₆＝δ₆₇

δ₈₁＝δ₁₈，δ₈₂＝δ₂₈，δ₈₃＝δ₃₈，δ₈₄＝δ₄₈，δ₈₅＝δ₅₈，δ₈₆＝δ₆₈

δ₈₇＝δ₇₈，

δ₉₁＝δ₁₉，δ₉₂＝δ₂₉，δ₉₃＝δ₃₉，δ₉₄＝δ₄₉

δ₉₅＝δ₅₉，δ₉₆＝δ₆₉，δ₉₇＝δ₇₉，δ₉₈＝δ₈₉

δ₁₀₁＝δ₁₁₀，δ₁₀₂＝δ₂₁₀，δ₁₀₃＝δ₃₁₀，δ₁₀₄＝δ₄₁₀δ₁₀₅＝δ₅₁₀，δ₁₀₆＝δ₆₁₀，δ₁₀₇＝δ₇₁₀，δ₁₀₈＝δ₈₁₀，δ₁₀₉＝δ₉₁₀

δ₁₁₁＝δ₁₁₁，δ₁₁₂＝δ₂₁₁，δ₁₁₃＝δ₃₁₁，δ₁₁₄＝δ₄₁₁，δ₁₁₅＝δ₅₁₁

δ₁₁₆＝δ₆₁₁，δ₁₁₇＝δ₇₁₁，δ₁₁₈＝δ₈₁₁，δ₁₁₉＝δ₉₁₁，δ₁₁₁₀＝δ₁₀₁₁

所述X₂、X₄、X₆、X₈、X₁₀分別為鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護作用下鋼架各拱腳處的豎向地基反力；所述X₁、X₃、X₅、X₇、X₉和X₁₁分別為各鎖腳構件對連接縱梁提供的豎向支承反力；所述K₁、K₂、K₃、K₄和K₅分別為鋼架各拱腳地基的彈性支承剛度，單位為N/m，且有K₁＝K₂＝K₃＝K₄＝K₅＝K_fA_f；所述K_f為拱腳基底的地基反力系數(shù)，單位為MPa/m；所述A_f為鋼架拱腳與基底地基的接觸面積，單位為m²；所述K_s1、K_s2、K_s3、K_s4、K_s5和K_s6分別為各鎖腳構件提供的彈性支承剛度，單位為N/m，且有

其中所述L為鎖腳構件的長度，單位為m；K為鎖腳構件下伏圍巖的地基反力系數(shù)，單位為MPa/m；D為鎖腳構件的寬度(或直徑)，單位為m；EI為鎖腳構件的抗彎剛度，單位為N·m²；所述L_h＝L_s/2，單位為m；所述δ_ik為基本結構在X_k＝1作用下，沿未知力X_i方向產生的變位，其中i、k＝1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11；所述Δ_ip為基本結構在荷載F₁、F₂、F₃、F₄和F₅共同作用下，沿未知力X_i方向產生的變位，其中i＝1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11；所述Δ_iFk為基本結構在F_k作用下，沿未知力X_i方向產生的變位，其中i＝1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11，k＝1、2、3、4、5；所述E_bI_b為連接縱梁的抗彎剛度，單位為N·m²。

整理式(6)，求解鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)中連接縱梁所受多余未知力X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉、X₁₀和X₁₁的方程組可進一步表示為：

式中

a₁₁＝δ₁₁+1/K_s1 a₁₂＝δ₁₂ a₁₃＝δ₁₃ a₁₄＝δ₁₄ a₁₅＝δ₁₅ a₁₆＝δ₁₆

a₁₇＝δ₁₇ a₁₈＝δ₁₈ a₁₉＝δ₁₉ a₁₁₀＝δ₁₁₀ a₁₁₁＝δ₁₁₁ b₁₀＝Δ_1p

a₂₁＝δ₂₁ a₂₂＝δ₂₂+1/K₁ a₂₃＝δ₂₃ a₂₄＝δ₂₄ a₂₅＝δ₂₅ a₂₆＝δ₂₆

a₂₇＝δ₂₇ a₂₈＝δ₂₈ a₂₉＝δ₂₉ a₂₁₀＝δ₂₁₀ a₂₁₁＝δ₂₁₁ b₂₀＝Δ_2p

a₃₁＝δ₃₁ a₃₂＝δ₃₂ a₃₃＝δ₃₃+1/K_s2 a₃₄＝δ₃₄ a₃₅＝δ₃₅ a₃₆＝δ₃₆

a₃₇＝δ₃₇ a₃₈＝δ₃₈ a₃₉＝δ₃₉ a₃₁₀＝δ₃₁₀ a₃₁₁＝δ₃₁₁ b₃₀＝Δ_3p

a₄₁＝δ₄₁ a₄₂＝δ₄₂ a₄₃＝δ₄₃ a₄₄＝δ₄₄+1/K₂ a₄₅＝δ₄₅ a₄₆＝δ₄₆

a₄₇＝δ₄₇ a₄₈＝δ₄₈ a₄₉＝δ₄₉ a₄₁₀＝δ₄₁₀ a₄₁₁＝δ₄₁₁ b₄₀＝Δ_4p

a₅₁＝δ₅₁ a₅₂＝δ₅₂ a₅₃＝δ₅₃ a₅₄＝δ₅₄ a₅₅＝δ₅₅+1/K_s3 a₅₆＝δ₅₆

a₅₇＝δ₅₇ a₅₈＝δ₅₈ a₅₉＝δ₅₉ a₅₁₀＝δ₅₁₀ a₅₁₁＝δ₅₁₁ b₅₀＝Δ_5p

a₆₁＝δ₆₁ a₆₂＝δ₆₂ a₆₃＝δ₆₃ a₆₄＝δ₆₄ a₆₅＝δ₆₅ a₆₆＝δ₆₆+1/K₃

a₆₇＝δ₆₇ a₆₈＝δ₆₈ a₆₉＝δ₆₉ a₆₁₀＝δ₆₁₀ a₆₁₁＝δ₆₁₁ b₆₀＝Δ_6p

a₇₁＝δ₇₁ a₇₂＝δ₇₂ a₇₃＝δ₇₃ a₇₄＝δ₇₄ a₇₅＝δ₇₅ a₇₆＝δ₇₆

a₇₇＝δ₇₇+1/K_s4 a₇₈＝δ₇₈ a₇₉＝δ₇₉ a₇₁₀＝δ₇₁₀ a₇₁₁＝δ₇₁₁ b₇₀＝Δ_7p

a₈₁＝δ₈₁ a₈₂＝δ₈₂ a₈₃＝δ₈₃ a₈₄＝δ₈₄ a₈₅＝δ₈₅ a₈₆＝δ₈₆

a₈₇＝δ₈₇ a₈₈＝δ₈₈+1/K₄ a₈₉＝δ₈₉ a₈₁₀＝δ₈₁₀ a₈₁₁＝δ₈₁₁ b₈₀＝Δ_8p

a₉₁＝δ₉₁ a₉₂＝δ₉₂ a₉₃＝δ₉₃ a₉₄＝δ₉₄ a₉₅＝δ₉₅ a₉₆＝δ₉₆

a₉₇＝δ₉₇ a₉₈＝δ₉₈ a₉₉＝δ₉₉+1/K_s5 a₉₁₀＝δ₉₁₀ a₉₁₁＝δ₉₁₁ b₉₀＝Δ_9p

a₁₀₁＝δ₁₀₁ a₁₀₂＝δ₁₀₂ a₁₀₃＝δ₁₀₃ a₁₀₄＝δ₁₀₄ a₁₀₅＝δ₁₀₅ a₁₀₆＝δ₁₀₆

a₁₀₇＝δ₁₀₇ a₁₀₈＝δ₁₀₈ a₁₀₉＝δ₁₀₉ a₁₀₁₀＝δ₁₀₁₀+1/K₅ a₁₀₁₁＝δ₁₀₁₁ b₁₀₀＝Δ_10p

a₁₁₁＝δ₁₁₁ a₁₁₂＝δ₁₁₂ a₁₁₃＝δ₁₁₃ a₁₁₄＝δ₁₁₄ a₁₁₅＝δ₁₁₅ a₁₁₆＝δ₁₁₆

a₁₁₇＝δ₁₁₇ a₁₁₈＝δ₁₁₈ a₁₁₉＝δ₁₁₉ a₁₁₁₀＝δ₁₁₁₀ a₁₁₁₁＝δ₁₁₁₁+1/K_s6 b₁₁₀＝Δ_11p

解方程組(7)，可求得多余未知力為：

其中

根據(jù)所述多余未知力X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉、X₁₀和X₁₁，進而可確定輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護作用下鋼架各拱腳的地基荷載、各拱腳沉降量、連接縱梁各截面的內力、鎖腳構件及其下伏地基的受力情況，過程如下：

1、確定鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護作用下鋼架各拱腳處的地基荷載：

N₁＝X₂ N₂＝X₄ N₃＝X₆ N₄＝X₈ N₅＝X₁₀ (9)

2、確定各拱腳沉降量：按溫克爾假定，可得鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護作用下，臺階下部開挖前鋼架各拱腳地基的豎向壓縮變形即拱腳沉降為：

當臺階下部開挖一個進尺至鋼架拱腳懸空(令地基彈簧剛度K₁＝0)時，該處拱腳的相應沉降為：

3、確定連接縱梁各截面的內力

在求得多余未知力X₁、X₂、X₃、X₄、X₅、X₆、X₇、X₈、X₉、X₁₀和X₁₁后，鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)中連接縱梁成為靜定結構。根據(jù)圖6，可求得連接縱梁各截面的內力。

4、確定鎖腳構件及其下伏地基的受力情況

在確定鎖腳構件對連接縱梁提供的豎向支承反力X₁、X₃、X₅、X₇、X₉和X₁₁后，根據(jù)彈性地基梁理論可求得各鎖腳構件及其下伏地基的受力情況。

最后，對鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)支護作用下鋼架各拱腳的地基承載力、各拱腳沉降量、連接縱梁和鎖腳構件的強度以及鎖腳構件下伏地基的承載力進行驗算。應滿足以下驗算要求：各拱腳的地基荷載小于地基允許荷載或應力；各拱腳沉降量小于允許值；連接縱梁的應力小于縱梁材料的屈服強度；各鎖腳構件的應力小于構件材料的屈服強度；各鎖腳構件下伏地基受力小于地基允許荷載或應力。若不滿足驗算要求，則須調整鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的設計參數(shù)，重新驗算直至滿足驗算要求，最終完成隧道鋼架輔助支撐體系(連接縱梁+鎖腳構件)的設計。