地下建筑結(jié)構(gòu)第三講課件

1、第三講第1頁(yè)，共37頁(yè)。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)第2頁(yè)，共37頁(yè)。（一）經(jīng)典土壓力理論1 靜止土壓力 第3頁(yè)，共37頁(yè)。（一）經(jīng)典土壓力理論1 庫(kù)倫土壓力理論 （1） 基本假定P13第4頁(yè)，共37頁(yè)。（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)程第5頁(yè)，共37頁(yè)。（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。第6頁(yè)，共37頁(yè)。（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）

2、抗剪強(qiáng)度相等：第7頁(yè)，共37頁(yè)。（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：第8頁(yè)，共37頁(yè)。缺點(diǎn) ：低墻保守，高墻危險(xiǎn)第9頁(yè)，共37頁(yè)。（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)土壓力公式第10頁(yè)，共37頁(yè)。（一）經(jīng)典土壓力理論2 朗肯土壓力理論 （1） 基本假定P17第11頁(yè)，共37頁(yè)。2 朗肯土壓力理論 第12頁(yè)，共37頁(yè)。第13頁(yè)，共37頁(yè)。（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：粘性土第14頁(yè)，共37頁(yè)。（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

3、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） 第15頁(yè)，共37頁(yè)。第16頁(yè)，共37頁(yè)。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。第17頁(yè)，共37頁(yè)。2.3 巖土體壓力的計(jì)算圍巖壓力的種類第18頁(yè)，共37頁(yè)。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)。第19頁(yè)，共37頁(yè)。淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓

4、力的計(jì)算G-ABCD體的總重 量；F-AB或CD面對(duì)G的摩擦力。第20頁(yè)，共37頁(yè)。淺埋結(jié)構(gòu)垂直圍巖壓力的計(jì)算由幾何關(guān)系：第21頁(yè)，共37頁(yè)。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：第22頁(yè)，共37頁(yè)。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：第23頁(yè)，共37頁(yè)。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：第24頁(yè)，共37頁(yè)。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)

5、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。第25頁(yè)，共37頁(yè)。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(méi)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。第26頁(yè)，共37頁(yè)。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。卸荷拱壓力拱第27頁(yè)，共37頁(yè)。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

6、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。卸荷拱壓力拱第28頁(yè)，共37頁(yè)。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：第29頁(yè)，共37頁(yè)。 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：第30頁(yè)，共37頁(yè)。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

7、部圍巖壓力。底部圍巖壓力的計(jì)算第31頁(yè)，共37頁(yè)。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。第32頁(yè)，共37頁(yè)。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：第33頁(yè)，共37頁(yè)。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。第34頁(yè)，共37頁(yè)。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(méi)有考慮地基中的剪應(yīng)力；2）沒(méi)有考慮地基連續(xù)性。第35頁(yè)，共37頁(yè)。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。第36頁(yè)，共37頁(yè)。彈性地基梁計(jì)算模型2、半無(wú)限體