《14地下建筑结构复习整理.》.doc

地下建筑结构复习 绪论 地下建筑结构：埋置于地层内部的结构。分为两大类：修建在土层中的和岩层中的。 包含两个部分：内部衬砌（洞室周边修建的永久性支护）、内部结构（满足使用要求的梁板柱等） 衬砌的主要作用：1）承重，承受岩土体压力、结构自重、以及其他荷载作用 2）维护，防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮 地下建筑结构的形式：控制条件是受力条件；制约因素是使用要求；重要影响因素是施工条件 土层中的地下建筑结构：1）浅埋式结构 2）附建式结构（房屋的地下室） 3）沉井沉箱结构 4）地下连续墙 5）盾构结构 6）沉管结构 7）其他结构 岩层中的地下建筑结构： 拱形结构的优点：受力性能比平顶结构优越，主要承受竖向荷载；内轮廓比较平滑，适当调整曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求；拱主要是承压结构，造价低廉，易维护 拱形结构：1)贴壁式拱形结构：衬砌结构与围岩之间的超挖部分进行回填 半衬砌结构：围岩岩层坚硬，整体性好、节理不发育——只做拱圈，不做边墙 厚拱薄墙衬砌结构：拱脚较厚，边墙较薄，充分利用围岩强度，边墙受力小 直墙拱形衬砌结构：拱圈、竖直边墙、底板组成。超挖部分要进行回填，一般适用于洞室口部或有水平压力的围岩中 曲墙拱形衬砌结构：较大的竖向压力和水平力时候采用 离壁式拱形衬砌结构：岩壁相离，其间不做回填，仅拱脚扩大处延伸与岩壁顶紧，防水、排水、防潮效果较好，稳定的、基本稳定的围岩中均可采用 喷锚支护：可作临时也可作永久，喷射砼，钢筋网喷射砼，锚杆喷砼，锚杆钢筋网喷砼加固围岩 穹顶结构 ：适用于无水平压力或侧壁围岩稳定的岩层 连拱衬砌结构 五）复合衬砌结构：初期支护和二次支护组成，为满足防水在其间增设防水层 地下建筑结构程序设计：安全适用（首要）、技术先进、经济合理 设计工作：1）初步设计满足使用要求下，解决设计方案技术上的可行性和经济上的合理性，选择材料 2）技术设计解决承载力、刚度、稳定性、抗裂性问题（一）计算荷载：（二）计算简图：（三）内力分析：（四）内力组合：（五）配筋设计（六）绘制结构施工详图（七）材料、工程数量和工程财务预算 地下建筑结构与地上的区别：地下结构与岩土体共同作用，环境不同，荷载的不确定性（水、土压力、岩体压力、地下结构与围岩的共同作用），计算方法的不成熟，正常的设计思想：理论计算导向、监测数据定量、经验总结判断 地下建筑结构的荷载 种类： 1）静荷载：长期作用在结构上的大小、方向和作用点不变的，如：结构自重、岩土体压力、地下水压力 动荷载：爆炸冲击波压力荷载、地震波作用 活荷载：结构施工和试用期间可能出现的变动荷载，大小和位置可能改变 其他荷载：砼收缩、温度应力、差异性沉降 最不利组合：（1）静载（2）静载与活载组合（3）静载与动载（原子爆炸动载）组合 安全系数：施工条件较差，不易保证质量和荷载变异较大时，对砼和钢筋砼结构均需考虑采用附加安全系数1.1，静载下的抗裂安全系数不小于1.25 土压力计算:作用在墙背的土压力有：主动土压力静止土压力被动土压力 静止土压力：墙体刚度很大，墙身不产生任何方向的位移或转动——弹性平衡状态 主动土压力：刚性墙身受墙背后土作用绕墙背底部向外转动或移动，作用在墙背上的土压力从静止土压力逐渐减小，直到土体内出现滑动面，该最小土压力值为主动土压力——主动平衡极限状态，破坏面与水平面的夹角为45°+φ/2； 被动土压力：墙身受外力作用挤压墙背后的填土，土压力从静止逐渐增大，直到土内出现滑动面；滑动楔形体将沿着某一滑动面向上向后推出，发生破坏，这一瞬间作用在墙背的土压力达到最大值——被动极限平衡状态；破坏面与水平面的夹角为45°-φ/2； 土柱理论：竖向土压力即为结构顶盖上整个土柱的全部重量（软土地区浅埋地下工程） 库伦土压力基本假定: 挡土墙背后的土体为各向均质同性的无黏性土 挡土墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题 挡土墙背后产生主动或被动土压力时，土体形成滑动楔形体，滑裂面为通过墙踵的平面 墙顶处土体表面可以是水平面也可以是倾斜面，倾斜面与水平面的夹角为β 在滑裂面和墙背面上的切向分力满足极限平衡条件 等效内摩擦角： 郎肯土压力理论： 挡土墙背竖直，墙面光滑，不计墙面和土体之间的摩擦力 挡土墙背后填土表面为水平面 挡土墙背后的填土处于极限平衡状态 抗剪强度确定的方法：室内：直剪仪和三轴仪；室外：原位测试（十字板剪切试验和静力触探试验） 围岩压力计算 围岩：开挖地下洞室，引起周围地层（岩体和土体）产生变形，变形之内的岩土体 形成机理：原始应力平衡—扰动原始应力—应力重分布—围岩产生变形—对衬砌产生压力 分为：围岩垂直压力（主要）、围岩水平压力（较小）、围岩底部压