地下建筑結(jié)構(gòu)施工98課件講解

地下建筑結(jié)構(gòu)施工第二章地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論CONTENTS目錄01地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展02地下結(jié)構(gòu)荷載03地下結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論發(fā)展剛性結(jié)構(gòu)階段導(dǎo)入連續(xù)介質(zhì)階段彈性結(jié)構(gòu)階段現(xiàn)代支護(hù)理論階段地下結(jié)構(gòu)計(jì)算什么？確定作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載結(jié)構(gòu)上荷載如何考慮圍巖的承載能力圍巖承載力地下工程結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論分為四個(gè)階段剛性結(jié)構(gòu)階段01彈性結(jié)構(gòu)階段02連續(xù)介質(zhì)階段0304現(xiàn)代支護(hù)理論階段剛性結(jié)構(gòu)階段地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展19世紀(jì)初的地下建筑物大都是以磚石材料砌筑的拱形圬工結(jié)構(gòu)，這些建筑材料的抗拉強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)物中存在接觸縫，容易產(chǎn)生斷裂。為了穩(wěn)定，地下結(jié)構(gòu)截面尺寸很大，結(jié)構(gòu)受力后產(chǎn)生的彈性變形很小，計(jì)算理論是將地下結(jié)構(gòu)視為剛性結(jié)構(gòu)的壓力線理論。壓力線理論認(rèn)為：地下結(jié)構(gòu)是由一些剛性塊組成的拱形結(jié)構(gòu)，所受的主動(dòng)荷載是地層壓力，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，它是由絕對(duì)剛體組成的三鉸拱靜定體系，鉸的位置分別假設(shè)在墻底和拱頂，內(nèi)力按靜力學(xué)原理計(jì)算。實(shí)質(zhì)：作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力是指上覆巖層的重力，沒(méi)有考慮圍巖的自承能力。偏于保守。1彈性結(jié)構(gòu)階段地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展19世紀(jì)后期，地下結(jié)構(gòu)開(kāi)始按彈性連續(xù)拱形框架用超靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力。荷載是主動(dòng)的地層壓力，考慮地層對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彈性反力的約束作用,主要分如下三階段不計(jì)圍巖抗力階段A假定彈性抗力階段B彈性地基梁階段C2彈性結(jié)構(gòu)階段---不計(jì)圍巖抗力階段此階段對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算時(shí)，僅考慮作用在結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力，這是一種主動(dòng)約束荷載作用，與地面建筑結(jié)構(gòu)的受力分析相同，不考慮結(jié)構(gòu)變形受到的圍巖約束對(duì)圍巖壓力有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為其不能簡(jiǎn)單的等于上覆圍巖重力，圍巖壓力僅是圍巖松動(dòng)圈范圍內(nèi)巖土體的重力，而松動(dòng)圈的大小與圍巖類型、地下工程跨度等因素相關(guān)。普氏方法：松動(dòng)體形狀為拋物線形太沙基方法：松動(dòng)體形狀為矩形彈性結(jié)構(gòu)階段---假定彈性抗力階段彈性抗力的定義：由于支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的被動(dòng)圍巖的抵抗力用溫克爾局部變形理論解釋，認(rèn)為圍巖的彈性抗力與圍巖在該點(diǎn)的變形成正比。σ=Kδ溫式假定圍巖為一系列彼此獨(dú)立的彈簧，某一彈簧受到壓縮時(shí)所產(chǎn)生的反作用力只與該彈簧有關(guān)，而與其他彈簧無(wú)關(guān)。這個(gè)假定雖然與實(shí)際情況不符，但簡(jiǎn)單明了，能夠滿足工程設(shè)計(jì)所需要的精度。彈性抗力的大小取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形又和彈性抗力有關(guān)，這是一個(gè)非線性的問(wèn)題，一般采用”彈性地基梁理論“代替彈性抗力彈性結(jié)構(gòu)階段---彈性地基梁階段由于假定彈性抗力法對(duì)其分布圖形的假定有較大的任意性，人們開(kāi)始研究將隧道邊墻視為支承在側(cè)面和基底地層上的雙向彈性地基梁，即可計(jì)算中主動(dòng)荷載作用下拱圈和邊墻的內(nèi)力連續(xù)介質(zhì)階段地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展地下結(jié)構(gòu)與地層是一個(gè)受力整體，20世紀(jì)中期以來(lái)，用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論計(jì)算地下結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法逐漸發(fā)展。以巖體力學(xué)原理為基礎(chǔ)，認(rèn)為坑道開(kāi)挖后向洞室內(nèi)變形而釋放的圍巖壓力將由支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖組成的地下結(jié)構(gòu)體系共同承受。一方面圍巖本身由于支護(hù)結(jié)構(gòu)提供了一定的支護(hù)阻力，從而引起它的應(yīng)力調(diào)整，達(dá)到新的平衡；另一方面，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)阻止圍巖變形，它必然要受到圍巖給予的反作用力而發(fā)生變形。3現(xiàn)代支護(hù)理論階段地下結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展20世紀(jì)50年代以來(lái)，噴射混凝土和錨桿被用于隧道支護(hù)，與此相應(yīng)的一整套新奧地利隧道設(shè)計(jì)方法隨之興起，形成了以巖體力學(xué)原