地下建筑結(jié)構(gòu)施工37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)算模型荷載-結(jié)構(gòu)模型常用設(shè)計(jì)模型地層-結(jié)構(gòu)模型完全依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型經(jīng)驗(yàn)類比模型計(jì)算理論也是地層—結(jié)構(gòu)模型的原理，常稱特征曲線法收斂—約束模型采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算襯砌內(nèi)力，并據(jù)此進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。其中襯砌結(jié)構(gòu)承受的荷載主要是松動(dòng)壓力。這一方法與設(shè)計(jì)地面結(jié)構(gòu)時(shí)采用的方法基本一致，區(qū)別是計(jì)算襯砌內(nèi)力時(shí)需考慮周圍地層介質(zhì)對(duì)結(jié)構(gòu)變形的約束作用荷載—結(jié)構(gòu)模型其原理是將襯砌和地層視為整體，在滿足變形協(xié)調(diào)條件的前提下分別計(jì)算襯砌與地層內(nèi)力，并據(jù)此驗(yàn)算地層穩(wěn)定性和進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)地層—結(jié)構(gòu)模型地下結(jié)構(gòu)計(jì)算模型1234地下結(jié)構(gòu)計(jì)算模型荷載-結(jié)構(gòu)模型常用設(shè)計(jì)模型地層-結(jié)構(gòu)模型荷載-結(jié)構(gòu)模型荷載-結(jié)構(gòu)模型將支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖分開考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，圍巖作為荷載的來源和支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支承。該方法主要適用于圍巖因大變形而發(fā)生松弛和崩塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)承擔(dān)圍巖“松動(dòng)”壓力的情況荷載-結(jié)構(gòu)模型荷載-結(jié)構(gòu)計(jì)算模型可以分3種情況：如果不計(jì)被動(dòng)圍巖反力，則這種荷載結(jié)構(gòu)法就與一般的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法沒有什么不同，可以稱為主動(dòng)荷載模型；如果考慮被動(dòng)圍巖反力，則由于被動(dòng)圍巖反力的分布和大小與結(jié)構(gòu)的變形有關(guān)，而結(jié)構(gòu)的變形又只能在確定了包括被動(dòng)圍巖反力在內(nèi)的所有荷載之后求得，所以需要迭代計(jì)算，可以把這種荷載結(jié)構(gòu)模型稱為主動(dòng)荷載加圍巖彈性抗力約束模型；如果圍巖荷載通過實(shí)測獲得，實(shí)測荷載值中即包含主動(dòng)圍巖壓力，也包括圍巖彈性抗力，可以按情況①的方式處理，稱作實(shí)測荷載模型。地下結(jié)構(gòu)一般為超靜定結(jié)構(gòu)，必須考慮結(jié)構(gòu)的變形和協(xié)調(diào)-受力關(guān)系，才能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算。荷載-結(jié)構(gòu)模型LOGO荷載-結(jié)構(gòu)模型暗挖馬蹄形隧道模筑襯砌（無仰拱）的計(jì)算圖式q和e——豎向和水平主動(dòng)圍巖壓力；2α——脫離區(qū)的角度范圍；δ和w——拱腳的下沉和轉(zhuǎn)角；σi和τi——結(jié)構(gòu)在i點(diǎn)受到的法向和切向被動(dòng)圍巖彈性抗力（a）曲墻式襯砌（b）直墻式襯砌馬蹄形隧道模筑襯砌的離散圖荷載-結(jié)構(gòu)模型

結(jié)構(gòu)的離散化步驟一等效節(jié)點(diǎn)荷載和計(jì)算荷載-結(jié)構(gòu)模型

主動(dòng)荷載離散化步驟二彈性抗力值得計(jì)算（假設(shè)結(jié)構(gòu)邊墻墻腳不能側(cè)移，只能下沉和轉(zhuǎn)動(dòng)）荷載-結(jié)構(gòu)模型

被動(dòng)荷載的處理步驟三（a）結(jié)構(gòu)斷面（b）墻腳的下沉和轉(zhuǎn)動(dòng)地下結(jié)構(gòu)計(jì)算模型荷載-結(jié)構(gòu)模型常用設(shè)計(jì)模型地層-結(jié)構(gòu)模型地層-結(jié)構(gòu)模型地層-結(jié)構(gòu)模型是將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的結(jié)構(gòu)體系其中，圍巖是主要的承載單元，支護(hù)結(jié)構(gòu)只是用作約束和限制圍巖的變形，這一點(diǎn)正好和荷載-結(jié)構(gòu)模型相反地層-結(jié)構(gòu)模型地層-結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為，地下空間的結(jié)構(gòu)體系是由圍巖和支護(hù)共同組成的，圍巖既是荷載的來源，又是承載體系的一部分。從地層的初始應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)，地層結(jié)構(gòu)法采用固體力學(xué)方法計(jì)算開挖和支護(hù)對(duì)圍巖應(yīng)力和位移場的作用，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形只是整個(gè)圍巖-結(jié)構(gòu)體系計(jì)算結(jié)果中的一部分固體學(xué)計(jì)算方法包括解析法、半解析法和數(shù)值法。解析法或半解析法一般只適用于區(qū)域、材料、邊界和初始條件都比較規(guī)則、簡單的情況，而數(shù)值法則可以用于計(jì)算任何情況

地層-結(jié)構(gòu)模型

支護(hù)結(jié)構(gòu)體系與圍巖共同作用的解析法收斂-約束法剪切滑移楔體法利用圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的位移