地下建筑結(jié)構(gòu)培訓(xùn)課件.ppt

第三講,地下工程的兩種計(jì)算理論,1 荷載-結(jié)構(gòu)法（實(shí)用階段：朗肯、庫(kù)倫土壓力） 2 地層-結(jié)構(gòu)法（理論階段：有限元法），發(fā)展趨勢(shì),（一）經(jīng)典土壓力理論,1 靜止土壓力,（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（1） 基本假定P13,（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（2） 計(jì)算推導(dǎo)過(guò)程,（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（3） 粘性土中等效內(nèi)摩擦角 （a）經(jīng)驗(yàn)：c每增加10kPa，內(nèi)摩擦角可提高37度，平均5度。,（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（3） 粘性土中等效內(nèi)摩擦角 （b）抗剪強(qiáng)度相等：,（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（3） 粘性土中等效內(nèi)摩擦角 （c）朗肯土壓力相等：,缺點(diǎn) ：低墻保守，高墻危險(xiǎn),（一）經(jīng)典土壓力理論,1 庫(kù)倫土壓力理論,（4） 粘性土庫(kù)倫主動(dòng)土壓力公式,（一）經(jīng)典土壓力理論,2 朗肯土壓力理論,（1） 基本假定P17,2 朗肯土壓力理論,（二）考慮地下水時(shí)水土壓力計(jì)算,1 水土分算和水土合算,（1） 水土分算：砂性土和粉土 （2） 水土合算：粘性土,（二）考慮地下水時(shí)水土壓力計(jì)算,2 土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)問(wèn)題,（1）直剪儀慢剪三軸儀固結(jié)排水剪（CD） （2）直剪儀固結(jié)快剪三軸儀固結(jié)不排水剪（CU） （3）直剪儀不固結(jié)快剪三軸儀不固結(jié)不排水剪（UU）,2.3 巖土體壓力的計(jì)算,2.3.2 圍巖壓力的計(jì)算,圍巖壓力： 位于地下結(jié)構(gòu)周圍變形或破壞的巖層，作用在襯砌結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)上的壓力。,2.3 巖土體壓力的計(jì)算,圍巖壓力的種類,2.3 巖土體壓力的計(jì)算,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,不考慮摩擦影響的圍巖壓力集度為：,淺埋結(jié)構(gòu)：當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)上覆巖層較薄時(shí)，通常人為覆蓋層全部掩體重量作用于地下結(jié)構(gòu)。,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,G-ABCD體的總重 量； F-AB或CD面對(duì)G的摩擦力。,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,由幾何關(guān)系：,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,AB（CD）面水平土壓力分布：,AB(CD)面所受總的水平力：,AB(CD)面所受摩擦阻力：,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,所以得：,考慮摩擦影響的圍巖壓力集度為：,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,將上式對(duì)H求導(dǎo)，并令其為零，則可求得產(chǎn)生最大圍巖壓力的深度：,在這個(gè)深度上的圍巖壓力總值為：,圍巖集度為：,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,由此可知，在Hmax這個(gè)深度上，摩擦阻力為全部巖石柱重量之半。 當(dāng)H=2Hmax時(shí)，Q=0。這表明摩擦阻力已全部克服了巖體下滑的重量。,淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,實(shí)際上不能認(rèn)為當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)埋置深度H2Hmax時(shí)地下結(jié)構(gòu)上完全沒有圍巖壓力作用。這是因?yàn)槲覀冄芯康氖撬缮⒌膰鷰r，而不是一個(gè)剛性的塊體。對(duì)于下滑的松散體來(lái)說(shuō)，雖然兩側(cè)的摩擦阻力在數(shù)值上已超過(guò)巖石柱的全部重量，但是遠(yuǎn)離摩擦面（特別是跨中）的巖塊將因其自重而脫落。,深埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,深埋結(jié)構(gòu)是指當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)的埋深大到這樣一種程度，以致兩側(cè)摩擦阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了滑移柱的重量。,卸荷拱,壓力拱,深埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)上方具有足夠厚度的覆蓋層時(shí)，由于卸荷拱起到將巖體中立轉(zhuǎn)嫁給洞室兩側(cè)的作用，因而只有壓力拱內(nèi)的巖體重量作用在結(jié)構(gòu)上。,卸荷拱,壓力拱,壓力拱高度：,其中，普氏系數(shù)：,深埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算,在地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常忽略壓力拱曲線所造成的荷載集度的差別，垂直圍巖壓力取均布形式：,水平圍巖壓力只是對(duì)較松軟（f k2）的巖層才考慮。,水平圍巖壓力的計(jì)算,任一深度z處的水平圍巖壓力集度為：,底部圍巖壓力：在某些松軟巖層中構(gòu)筑地下建筑物，由于在襯砌側(cè)墻底部軸向壓力作用下，或某些巖層，如黏性土層及石膏等遇水膨脹，都有可能使洞室底部產(chǎn)生隆起現(xiàn)象。這種由于圍巖隆起而對(duì)襯砌底板產(chǎn)生的作用力，叫做底部圍巖壓力。,底部圍巖壓力的計(jì)算,第3章 彈性地基梁理論,彈性地基梁：是指擱置在具有一定彈性地基上，各點(diǎn)與地基緊密相貼的梁。如鐵路枕木，鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)梁等。,彈性地基梁與普通梁的區(qū)別：,1、彈性地基梁-無(wú)限次超靜定； 普通梁-有限次超靜定：,2、彈性地基梁-要考慮地基變形； 普通梁-不要考慮地基變形：,彈性地基梁計(jì)算模型,1、溫克爾地基模型（也稱彈簧模型）,（2）表達(dá)式：,（1）假設(shè)：地基表面任一點(diǎn)的沉降與該點(diǎn)單位面積上所受的壓力成正比。,彈性地基梁計(jì)算模型,1、溫克爾地基模型（也稱彈簧模型）,（3）優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：,1）參數(shù)少，便于應(yīng)用； 2）計(jì)算地基梁是，可以考慮梁本身的實(shí)際彈性變形。,缺點(diǎn)：,1）沒有考慮地基中的剪應(yīng)力； 2）沒有考慮地基連續(xù)性。,彈性地基梁計(jì)算模型,2、半無(wú)限體彈性地基模型,（1）基本假設(shè)：地基是均質(zhì)、連續(xù)、彈性的半無(wú)限體。,彈性地基梁計(jì)算模型,2、半無(wú)限體彈性地基模型,（2）優(yōu)缺