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圍巖壓力有了進(jìn)一步的認(rèn)識，認(rèn)為其不能簡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)，而與其他彈簧無關(guān)。這個(gè)假定雖然與實(shí)際情況不符，但簡單明了，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其分布圖形的假定有較大的任意性，人們開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，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，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