地下结构抗震第6-1章讲述.ppt

第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 如不考虑弹性反力，则支护结构周围的所有弹簧都去掉 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 如假定弹性反力，则拱顶部位假定的脱离区隧道支护结构的弹簧去掉，边墙和拱腰部位假定有反力的区域隧道支护结构设置弹簧 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 弹簧设置方向应该按照结构和围岩的联系情况而定。 如果衬砌和围岩黏结非常牢固，也就是说两者之问不仅能传递径向应力而且还能传切向应力。那么，围岩不仅能限制衬砌的径向变形，而且还限制衬砌沿其轴线的切向变形。此时，最好设置两根弹簧：一根径向设置，代替围岩的径向约束；一根切向设置，代替同岩的切向约束。 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 如果衬砌和围岩之间没有黏结力，只有当衬砌压向围岩变形时，围岩才能约束。也就是说两者之间只能传递径向应力而不能传递切向切力．，如忽略衬砌与围岩接触面的摩擦力，则弹簧就应该沿衬砌轴线的径向设置 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 如果衬砌与围岩的黏结比较好，此时，二者之间不仅能传递径向压应力，而且还能传递少量的径向拉应力（不超过衬砌与围岩之间的黏结力），而衬砌与围岩接触面方向的抗剪强度，则是压应力的函数，遵循莫尔一库仑条件 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 分别为衬砌与围岩接触面的切向和法向应力 为衬砌与围岩间的内摩擦角 为衬砌与围岩间的粘结力 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 围岩理想化 第六章结构力学模型数值方法 对于复合式衬砌，由于喷层和二次衬砌之间设有防水层，因此，它们之间只传递法向力，不传递摩擦力，因此，喷层与二次衬砌之间的作用可用法向杆单元来模拟 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 外荷载理想化 第六章结构力学模型数值方法 在有限元分析中，作用在隧道结构上的外荷载和内力都通过节点进行传递。 将作用在单元中间的荷载，无论是分布荷载或是集中荷载，都应置换成作用在单元节点上的荷载，称为节点荷载。 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 外荷载理想化 第六章结构力学模型数值方法 在进行有限元分析时，严格地说，应按静力等效原则进行置换，即节点荷载所做的虚功应等于单元上荷载所做的虚功。但在实际中，常按简支分配的原则进行置换，而不计作用力迁移位置时所引起的力矩的影响。 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 外荷载理想化 第六章结构力学模型数值方法 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 外荷载理想化 第六章结构力学模型数值方法 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 边界条件 第六章结构力学模型数值方法 所谓边界条件就是通常所说的结构支承方式。结构形式不同，其边界条件也不相同。 拱形结构，其底面与围岩间存在着很大的摩擦力，使其不能产生水平移动，此处用一刚性链杆加以约束 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 边界条件 第六章结构力学模型数值方法 在带仰拱的支护结构和矩形框架结构中，仰拱底中部设置一刚性链杆加以约束水平位移 在矩形框架结构中，底板中部设置一刚性链杆加以约束水平位移 第一节 结构力学计算模型的建立 1.结构体系的理想化 边界条件 第六章结构力学模型数值方法 对于圆形结构，在底部中心设置一刚性链杆加以约束衬砌绕瞬时中心旋转 模拟围岩的弹簧都必须正好设置在相互作用的区域内，弹簧的一端与结构上的节点铰接，另一端的弹簧底座是同定不动的。 地下结构抗震 石家庄铁道大学 第六章结构力学模型数值方法 地下结构是建筑在地层中的封闭式结构，就其结构本身而言是超静定结构。再考虑结构与围岩的相互作用，由结构的变位才能确定弹性反力的范围和大小。而结构的变位又是在主动荷载和弹性反力共同作用下发生的，所以，求解的是一个非线性问题。 第六章结构力学模型数值方法 地下结构杆系结构有限元法进行地下结构分析的基本原理：将结构与围岩共同组成的结构体系离散为由节点和单元(梁单元、杆单元和弹性支承单元等)组成的