地下建筑结构计算方法-第三讲.pptVIP

四、 地层结构法－有限元方法 * * * * * * * * * * * * * * * * 三、荷载结构法－ 矩阵位移法 三、荷载结构法－ 矩阵位移法 墙底（拱脚）弹性支座处理： 抗弯刚度： 抗沉陷刚度 式中： 四、 地层结构法 什么是地层结构法： 将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； 地层不单单是荷载，也是承力结构的一部分 相对荷载结构法，充分考虑了地下结构与周围地层的相互作用。 结合具体的施工过程可以充分模拟地下结构以及周围地层在每一个施工工况。 地层结构法包括如下内容：地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟、结构与周围地层的相互作用、地层与结构相互作用的模拟。 地层结构法分析通常采用有限差分、有限单元等连续介质数值分析方法 在地下结构计算中，通常采用荷载结构或地层结构模式来考虑岩土体与结构的共同作用，并确定其承受的荷载。 荷载结构法 地层结构法 在此基础上，应用弹、塑性理论来求解结构的变形和内力。 四、 地层结构法－有限元原理 计算初始地应力 设计原理 本构模型 本构模型 本构模型 本构模型 本构模型 本构模型 （二） 梁单元 与上节荷载结构法中“单元刚度矩阵的计算”相同。 （三）杆单元 （四）接触面单元 本构模型 单元模式 本构模型 施工过程的模拟 开挖过程的模拟一般通过在开挖边界上施加释放荷载实现。将一个相对完整的施工阶段称为施工步，并设每个施工步包含若干增量步，则与该施工步相应的开挖释放荷载可在所包含的增量步中逐步释放，以便较真实地模拟施工过程。具体计算中，每个增量步的荷载释放量可由释放系数控制。 Thank you for your attention * * * * * * * * * * * * 2008-3-25 * * 地下建筑结构 地下建筑结构的计算方法 本讲内容 一、计算方法的发展现状 二、收敛限制法 三、荷载结构法 四、地层结构法 一. 计算方法的发展和现状 19世纪初才逐渐形成计算理论 ，最先刚性结构的计算理论，如压力线理论等。 19世纪后期，混凝土和钢筋混凝土材料陆续出现，地下建筑结构具有较好的整体性。 按弹性连续拱形框架计算内力。 (3) 地下建筑结构受主动荷载作用同时，又受到地层 的弹性抗力。地下建筑结构的计算理论便有了与地面结构不同的特点。 建立了典型的假定抗力方法、弹性地基梁的力法（1956）、角变位移法及不均衡力矩与侧力传播法等 解超静定结构 一. 计算方法的发展和现状 （4）20世纪以来，按连续介质力学理论的解析解， （5）数值计算法。随着计算机技术的推广应用和岩土介质本构关系研究的进展，地下结构的数值计算方法有了很大的发展，并已编制了多种功能齐全的程序软件。 （6）70年代起，随着隧道施工力学研究的发展，采用新奥法 设计结合施工监测，量测反馈设计 （7）反馈设计方法，以优化工程设计和确保工程施工的安全性。 值得指出的是，在地下建筑结构计算理论研究的发展过程中，后期提出的计算方法一般并不否定前期的研究成果。鉴于岩土介质性质的复杂多变性，这些计算方法一般都有各自的适用场合，但都带有一定的局限性。 一. 计算方法的发展和现状 国际隧协认为可将其归纳为以下四种模型： (一) 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； (二) 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； (三) 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； (四) 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。 一. 计算方法的发展和现状 一. 计算方法的发展和现状 我国采用的设计方法似可分属以下四种设计模型： (一)荷载结构模型 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。 (二)地层结构模型 地层结构模型的计算理论即为地层结构法。其原理，是将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算衬砌与地层的内力，并据以验算地层的稳定性和进行构件截面设计。 (三)经验类比模型 由于地下结构的设计受到多种复杂因素的影响，使内力分析即使采用了比较严密的理论，计算结果的合理性也常仍需借助经验类比予以判断和完善，因此，经验设计法往往占据一定的位置。经验类比模型则是完全依靠经验设计地下结构的设计模型。