地下建筑結構施工98課件講解

地下建筑結構施工第二章地下結構的計算理論CONTENTS目錄01地下結構計算理論的發(fā)展02地下結構荷載03地下結構的計算模型地下結構計算理論發(fā)展剛性結構階段導入連續(xù)介質(zhì)階段彈性結構階段現(xiàn)代支護理論階段地下結構計算什么？確定作用在地下結構上的荷載結構上荷載如何考慮圍巖的承載能力圍巖承載力地下工程結構的計算理論分為四個階段剛性結構階段01彈性結構階段02連續(xù)介質(zhì)階段0304現(xiàn)代支護理論階段剛性結構階段地下結構計算理論的發(fā)展19世紀初的地下建筑物大都是以磚石材料砌筑的拱形圬工結構，這些建筑材料的抗拉強度低，結構物中存在接觸縫，容易產(chǎn)生斷裂。為了穩(wěn)定，地下結構截面尺寸很大，結構受力后產(chǎn)生的彈性變形很小，計算理論是將地下結構視為剛性結構的壓力線理論。壓力線理論認為：地下結構是由一些剛性塊組成的拱形結構，所受的主動荷載是地層壓力，當?shù)叵陆Y構處于極限平衡狀態(tài)時，它是由絕對剛體組成的三鉸拱靜定體系，鉸的位置分別假設在墻底和拱頂，內(nèi)力按靜力學原理計算。實質(zhì)：作用在支護結構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彈性結構階段地下結構計算理論的發(fā)展19世紀后期，地下結構開始按彈性連續(xù)拱形框架用超靜定結構力學方法計算結構內(nèi)力。荷載是主動的地層壓力，考慮地層對結構產(chǎn)生的彈性反力的約束作用,主要分如下三階段不計圍巖抗力階段A假定彈性抗力階段B彈性地基梁階段C2彈性結構階段---不計圍巖抗力階段此階段對地下結構進行內(nèi)力計算時，僅考慮作用在結構上的圍巖壓力，這是一種主動約束荷載作用，與地面建筑結構的受力分析相同，不考慮結構變形受到的圍巖約束對圍巖壓力有了進一步的認識，認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圈范圍內(nèi)巖土體的重力，而松動圈的大小與圍巖類型、地下工程跨度等因素相關。普氏方法：松動體形狀為拋物線形太沙基方法：松動體形狀為矩形彈性結構階段---假定彈性抗力階段彈性抗力的定義：由于支護結構發(fā)生向圍巖方向的變形而引起的被動圍巖的抵抗力用溫克爾局部變形理論解釋，認為圍巖的彈性抗力與圍巖在該點的變形成正比。σ=Kδ溫式假定圍巖為一系列彼此獨立的彈簧，某一彈簧受到壓縮時所產(chǎn)生的反作用力只與該彈簧有關，而與其他彈簧無關。這個假定雖然與實際情況不符，但簡單明了，能夠滿足工程設計所需要的精度。彈性抗力的大小取決于支護結構的變形，而支護結構的變形又和彈性抗力有關，這是一個非線性的問題，一般采用”彈性地基梁理論“代替彈性抗力彈性結構階段---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面和基底地層上的雙向彈性地基梁，即可計算中主動荷載作用下拱圈和邊墻的內(nèi)力連續(xù)介質(zhì)階段地下結構計算理論的發(fā)展地下結構與地層是一個受力整體，20世紀中期以來，用連續(xù)介質(zhì)力學理論計算地下結構內(nèi)力的方法逐漸發(fā)展。以巖體力學原理為基礎，認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結構與圍巖組成的地下結構體系共同承受。一方面圍巖本身由于支護結構提供了一定的支護阻力，從而引起它的應力調(diào)整，達到新的平衡；另一方面，由于支護結構阻止圍巖變形，它必然要受到圍巖給予的反作用力而發(fā)生變形。3現(xiàn)代支護理論階段地下結構計算理論的發(fā)展20世紀50年代以來，噴射混凝土和錨桿被用于隧道支護，與此相應的一整套新奧地利隧道設計方法隨之興起，形成了以巖體力學原