地下建筑结构施工37课件讲解.ppt

地下建筑结构施工

第二章地下结构的计算理论

CONTENTS目录01地下结构计算理论的发展02地下结构荷载03地下结构的计算模型

地下结构计算模型荷载-结构模型常用设计模型地层-结构模型

完全依靠经验设计地下结构的设计模型经验类比模型计算理论也是地层—结构模型的原理，常称特征曲线法收敛—约束模型采用荷载结构法计算衬砌内力，并据此进行构件截面设计。其中衬砌结构承受的荷载主要是松动压力。这一方法与设计地面结构时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荷载—结构模型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内力，并据此验算地层稳定性和进行构件截面设计地层—结构模型地下结构计算模型1234

地下结构计算模型荷载-结构模型常用设计模型地层-结构模型

荷载-结构模型荷载-结构模型将支护结构和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。该方法主要适用于围岩因大变形而发生松弛和崩塌，支护结构主动承担围岩“松动”压力的情况荷载-结构模型

荷载-结构计算模型可以分3种情况：如果不计被动围岩反力，则这种荷载结构法就与一般的结构力学方法没有什么不同，可以称为主动荷载模型；如果考虑被动围岩反力，则由于被动围岩反力的分布和大小与结构的变形有关，而结构的变形又只能在确定了包括被动围岩反力在内的所有荷载之后求得，所以需要迭代计算，可以把这种荷载结构模型称为主动荷载加围岩弹性抗力约束模型；如果围岩荷载通过实测获得，实测荷载值中即包含主动围岩压力，也包括围岩弹性抗力，可以按情况①的方式处理，称作实测荷载模型。地下结构一般为超静定结构，必须考虑结构的变形和协调-受力关系，才能够进行结构内力计算。荷载-结构模型

LOGO荷载-结构模型暗挖马蹄形隧道模筑衬砌（无仰拱）的计算图式q和e——竖向和水平主动围岩压力；2α——脱离区的角度范围；δ和w——拱脚的下沉和转角；σi和τi——结构在i点受到的法向和切向被动围岩弹性抗力

（a）曲墙式衬砌（b）直墙式衬砌马蹄形隧道模筑衬砌的离散图荷载-结构模型结构的离散化步骤一

等效节点荷载和计算荷载-结构模型主动荷载离散化步骤二

弹性抗力值得计算（假设结构边墙墙脚不能侧移，只能下沉和转动）荷载-结构模型被动荷载的处理步骤三（a）结构断面（b）墙脚的下沉和转动

地下结构计算模型荷载-结构模型常用设计模型地层-结构模型

地层-结构模型地层-结构模型是将支护结构与围岩视为一体，作为共同承载的结构体系其中，围岩是主要的承载单元，支护结构只是用作约束和限制围岩的变形，这一点正好和荷载-结构模型相反地层-结构模型

地层-结构模型认为，地下空间的结构体系是由围岩和支护共同组成的，围岩既是荷载的来源，又是承载体系的一部分。从地层的初始应力状态出发，地层结构法采用固体力学方法计算开挖和支护对围岩应力和位移场的作用，而支护结构的内力和变形只是整个围岩-结构体系计算结果中的一部分固体学计算方法包括解析法、半解析法和数值法。解析法或半解析法一般只适用于区域、材料、边界和初始条件都比较规则、简单的情况，而数值法则可以用于计算任何情况地层-结构模型

支护结构体系与围岩共同作用的解析法收敛-约束法剪切滑移楔体法利用围岩与支护结构之间的位移协调条件，得到简单洞形（如圆形）下围岩与衬砌结构的弹性、弹塑性及粘弹性解收敛-约束法原理示意图剪切滑移楔体法示意图地层-结构模型---解析法

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