地下建筑结构复习资料

地下建筑结构复习资料内容摘要：

定的或有限次超静定的结构。 弹性地基梁与地基连续接触，梁所受的反力是连续分布的，具有无穷多个支点和无穷多个未知反力，因此，弹性地基梁是无穷多次超静定结构。 （ 2）地基的变形是考虑还是略去 普通梁的支座通常看作刚性支座，即略去地基的变形，只考虑梁的变形。 弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形；梁与地基是共同变形的；一方面梁给地基以压力，使地基沉陷，反过来，地基给梁以相反的压力，限制梁的位移。 温克尔（ )对地基提出了如下假设：地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。 半无限体弹性地基模型假设：地基为一均质、连续、弹性的半无限体。 半无限体弹性地基模型 优点： ① 反映了地基的连续整体性； ② 从几何上、物理上对地基进行了简化，因而可以把弹性力学中有关半无限弹性体的经典问答已知结论作为计算的基础。 缺点： ① 弹性假设没有反映土体的非弹性性质； ② 均质假设没有反映土体的不均匀性； ③ 半无限体假设有反映地基的分层特点； ④ 本模型在数学处理上比较复杂，因而在应用上也受到一 定的限制。 短梁（有限长梁）：当弹性地基梁的换算长度 1＜ λ＜ 时，属短梁。 长梁：可分为无限长梁、半无限长梁。 当换算长度 λ≥，属于长梁；若荷载作用点距梁端的换算长度均不小于 时，可忽略该荷载对梁端的影响，为无限长梁；若荷载作用点仅距梁一端的换算长度不小于 时，可忽略该荷载对这一端的影响，而对另一端的影响不能忽略，为半无限长梁，无限长梁可化为两个半无限长梁。 刚性梁：当换算长度 λ≤1时，属于刚性梁。 在弹性地基梁的计算理论中，除局部弹性地基模型假设外，还需作如下三 个假设： ① 地基梁在外荷载作用下产生变形的过程中，梁底面与地基表面始终紧密相贴，即地基的沉陷或隆起与梁的挠度处处相等； ②由于梁与地基间的摩擦力对计算结果影响不大，可以略去不计，因而，地基反力处处与接触面相垂直； ③地基梁的高跨比较小，符合平截面假设，因而可直接应用材料力学中有关梁的变形及内力计算结论。 一个理想的地下建筑结构的数学力学模型应能反映下列的因素： （ 1）必须能描述有裂隙和破坏带的，以及开挖面形状变化所形成的三维几何形状。 （ 2）对围岩的地质状况和初始应力场不仅要能说 明当时的，而且还要包括将来可能出现的状态。 （ 3）应包括对围岩应力重分布有影响的岩石和支护材料非线性特性，而且还要能准确地测定出反映这些特性的参数。 （ 4）如果要知道所设计的支护结构和开挖方法能否获得成功，即想评估其安全度，则必须将围岩、锚杆和混凝土等材料的局部破坏和整体失稳的判断条件纳入模型中。 当然，条件必须满足现行设计规范的有关规定。 （ 5）要经得起实际的检验，这种检验不能只是偶然巧合，而是需要保证系统的一致性。 在地层 ——结构模型中可以考虑各种几何形状、围岩和支护材料的非线性特性、开挖面空间 效应所形成的三维状态以及地质中不连续面等等。 新奥法的基本原则可归纳为： “管超前、少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭 “。 承载能力极限状态：是指结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的较大变形的极限状态； 正常使用极限状态：是指结构或构件达到使用功能上允许的某一限值的极限状态。 荷载结构法原理认为，隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。 地层 —结构模型把地下结构与地层作为一个受力变形的整体，按照连续介质力学原理来 计算地下建筑结构以及周围地层的变形，不仅计算出衬砌结构的内力及变形，而且计算周围地层的应力，充分体现周围地层与地下建筑结构的相互作用。 地层 —结构法主要包括包括如下内容：地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟以及施工过程与周围地层的相互作用的模拟、地层与结构相互作用的模拟。 特征曲线法的基本原理是：地下工程开挖后，如无支护，围岩必然产生向地下工程内的变形 (收敛 )。 施加支护以后，支护结构约束了围岩的变形 (约束 )，此时围岩与支护结构一起共同承受围岩挤向地下结构的变形压力。 荷载 ——结构模型 采用荷载结构法计算衬砌内力，并据以进行构件截面设计。 其中衬砌结构承受的荷载主要是开挖洞室后由松动岩土的自重产生的地层压力。 这一方法与设计地面结构时习惯采用的方法基本一致，区别是计算衬砌内力时需考虑周围地层介质对结构变形的约束作用。 新奥法：是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。 1在隧道拱顶，其变形背向围岩，不受围岩的约束而自由地变形，这个区域称为 “脱离区 ”。 1在隧道的两侧及底部，结构产生朝向围岩的变形，受到围岩的约束作 用，因而围岩对隧道衬砌结构产生了约束反力 (弹性抗力 )，这个区域称为 “抗力区 ”。 1国际隧道协会认可的四种地下建筑结构模型： （ 1）以参照已往隧道工程的实践经验进行工程类比为主的经验设计法； （ 2）以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，例如以洞周位移量测值为根据的收敛 ——限制法； （ 3）作用 ——反作用模型，例如对弹性地基圆环和弹性地基框架建立的计算法等； （ 4）连续介质模型，包括解析法和数值法，解析法中有封闭解，也有近似解，数值计算法目前主要是有限单元法。 1我国采用的地下建筑结构设 计方法可分为以下四种设计模型： （ 1）荷载 ——结构模型（又称结构力学模型）； （ 2）地层 ——结构模型（又称岩体力学模型）； （ 3）经验类比模型； （ 4）收敛限制模型。 1新奥法施工应遵循的基本技术原则： 下结构施工必须遵循的基本技术原则是： (1) 因为围岩是地下结构的主要承载单元，所以要在施工中充分保护和爱护围岩； (2) 为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形； (3) 变形的控制主要是通过支护阻力 (即各种支护结构 )的效应达到的； (4) 在施工中，必须进行实地量测监控，及 时提出可靠的、足够数量的量测。