隧道工程課件第9講隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理(已修改)
2025-01-19 22:44 本頁面
【正文】 ? 隧道設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展 ? 圍巖壓力 ? 結(jié)構(gòu)力學(xué)方法 ? 巖體力學(xué)方法 ? 信息反饋方法及經(jīng)驗(yàn)方法 ? 襯砌結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)概要 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 第一節(jié) 隧道設(shè)計(jì)計(jì)算理論的發(fā)展 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 地下結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型必須符合下述條件： ? 與實(shí)際工作狀態(tài)一致，能反映圍巖的實(shí)際狀態(tài)以及與支護(hù)結(jié)構(gòu)的接觸狀態(tài)； ? 荷載假定應(yīng)與在修建洞室過程 (各作業(yè)階段 )中荷載發(fā)生的情況一致； ? 算出的應(yīng)力狀態(tài)要與經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間使用的結(jié)構(gòu)所發(fā)生的應(yīng)力變化和破壞現(xiàn)象一致； ? 材料性質(zhì)和數(shù)學(xué)表達(dá)要等價(jià)。 只要符合上述條件，任何計(jì)算方法都會(huì)獲得合理的結(jié)果。 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 地下工程支護(hù)結(jié)構(gòu)理論的一個(gè)重要問題是如何確定作用在地下結(jié)構(gòu)的荷載以及如何考慮圍巖的承載能力。從這方面講，支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展大概可分為 3個(gè)階段。 一、剛性結(jié)構(gòu)階段 將地下結(jié)構(gòu)視為 剛性結(jié)構(gòu)的壓力線理論 。 壓力線理論認(rèn)為 ， 地下結(jié)構(gòu)是由一些剛性塊組成的拱形結(jié)構(gòu) ， 所受的主動(dòng)荷載是地層壓力 ， 當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)處于極限平衡狀態(tài)時(shí) ， 它是由絕對(duì)剛體組成的三鉸拱靜定體系 ， 鉸的位置分別假設(shè)在墻底和拱頂 ，其內(nèi)力可按靜力學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算 。 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 二、彈性結(jié)構(gòu)階段 按 彈性連續(xù)拱形框架 用超靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力 。 作用在結(jié)構(gòu)上的荷載是主動(dòng)的地層壓力 ， 并考慮了地層對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彈性反力的約束作用 。 這類計(jì)算理論認(rèn)為 ， 當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)埋置深度較大時(shí) ，作用在結(jié)構(gòu)上的壓力不是上覆巖層的重力而只是圍巖坍落體積內(nèi)松動(dòng)巖體的重力 —— 松動(dòng)壓力 。 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 襯砌在承受巖體所給的主動(dòng)壓力作用產(chǎn)生彈性變形的同時(shí) ， 將受到地層對(duì)其變形的約束作用 。 地層對(duì)襯砌變形的約束作用力就稱之為 彈性反力 。 假定彈性反力 彈性反力的分布圖形為直線 (三角形或梯形 ) 對(duì)拱形結(jié)構(gòu)按變形曲線假定了月牙形的彈性反力圖形 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 將隧道邊墻視為支承在側(cè)面和基底地層上的雙向彈性地基梁 ，計(jì)算在主動(dòng)荷載作用下拱圈和邊墻的內(nèi)力。 ?局部變形彈性地基梁理論 ?共同變形彈性地基梁理論 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 三、連續(xù)介質(zhì)階段 ?用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論計(jì)算地下結(jié)構(gòu)內(nèi)力 ?這種計(jì)算方法以巖體力學(xué)原理為基礎(chǔ) ， 認(rèn)為坑道開挖后向洞室內(nèi)變形而釋放的圍巖壓力將由支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖組成的地下結(jié)構(gòu)體系共同承受 。 一方面圍巖本身由于支護(hù)結(jié)構(gòu)提供了一定的支護(hù)阻力 ， 從而引起它的應(yīng)力調(diào)整達(dá)到新的平衡；另一方面 ， 由于支護(hù)結(jié)構(gòu)阻止圍巖變形 ，它必然要受到圍巖給予的反作用力而發(fā)生變形 。 這種反作用力和圍巖的松動(dòng)壓力極不相同 ， 它是支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同變形過程中對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的壓力 ， 稱為形變壓力 。 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 第二節(jié) 圍巖壓力 本節(jié)內(nèi)容 ?圍巖壓力概念，分類； ?圍巖松動(dòng)壓力的確定方法。 本節(jié)重點(diǎn) ?圍巖壓力的概念； ?我國(guó)鐵路隧道圍巖壓力的計(jì)算方法。 一、圍巖壓力及分類 第五章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法的基本原理 (一 )圍巖壓力概念
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