【正文】 構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在結(jié)構(gòu)上的荷載 （ 包括主動的圍巖壓力和被動的彈性抗力 ） ，以計算支護結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法稱為 荷載 結(jié)構(gòu)法 。 （ 3） 量測壓力模型 。 數(shù)值解法可以直接算出圍巖與支護的應(yīng)力和變形狀態(tài) ， 以判斷圍巖是否失穩(wěn)和支護是否破壞 。 目前 ， 國內(nèi)外這類方法已經(jīng)很多 ， 一般可概括成如下幾種： ③ （ 1） 支護結(jié)構(gòu)體系與圍巖共同作用的解析解法 。 原理 ：按彈塑 黏性理論等推導(dǎo)公式后 ， 再以洞周位移為橫坐標(biāo) 、 支護反力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)平面內(nèi)繪出表示圍巖受力變形特征的洞周收斂線 ， 并按結(jié)構(gòu)力學(xué)原理在同一坐標(biāo)平面內(nèi)繪出表示支護結(jié)構(gòu)受力變形特征的支護限制線 ， 得出以上兩條曲線的交點 ， 根據(jù)交點處表示的支護抗力值進行支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 。 由于地下洞室開挖在側(cè)壓系數(shù)λ1的條件下 ， 巖體的破壞過程如圖 。即朱拉波夫 布加也娃法 ， 也稱朱 布法 。 當(dāng)曲墻的曲率是常數(shù)或直墻時 ， 可采用初參數(shù)法求解 。 拱腳 d處除有轉(zhuǎn)角和垂直位移外 ， 還有水平位移 。 對于圓管結(jié)構(gòu) ， 彈性抗力的分布規(guī)律 ， 可根據(jù)已有的實踐經(jīng)驗假定給出 。 3/3/2023 49 框架結(jié)構(gòu) ? 地下鐵道的通道 、 車站或地下廠房 ， 承受地層的豎向壓力和水平壓力以及車輛等荷載 ， 可視為平面變形問題 ， 沿縱向取單位寬度 ， 按閉合框架計算其結(jié)構(gòu)內(nèi)力 。 從地層的初始應(yīng)力狀態(tài)出發(fā) ， 地層結(jié)構(gòu)法采用固體力學(xué)方法計算開挖和支護對圍巖應(yīng)力和位移場的作用 ， 而支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形只是整個 圍巖 結(jié)構(gòu)體系 計算結(jié)果中的一部分 。 v rh? ?垂 直 應(yīng) 力 h0 h? ? ??水 平 應(yīng) 力3/3/2023 52 開挖的模擬與圍巖二次應(yīng)力場 ? 圍巖二次應(yīng)力狀態(tài)分析是地層結(jié)構(gòu)法的關(guān)鍵步驟 。 3/3/2023 53 開挖的模擬與圍巖二次應(yīng)力場 ? 一般來說 ， 二次應(yīng)力場是三維場 。 如果二次應(yīng)力的發(fā)展沒有伴隨圍巖的塌落或過度變形 ， 則單從圍巖穩(wěn)定的角度來看是沒有必要設(shè)置支護結(jié)構(gòu)的 。 3/3/2023 56 地層結(jié)構(gòu)模型的有限單元法 ? 實際地下結(jié)構(gòu)的地層結(jié)構(gòu)模型分析往往需要考慮比較復(fù)雜的材料模型 、 幾何形狀 、 邊界條件 ， 一般是沒有辦法求出解析解的；因而就必須使用數(shù)值方法 。 經(jīng)驗表明 ， 一般來說 ， 在離洞室中心 3～ 5倍 于洞室特征尺寸 （ 最大內(nèi)徑 ） 以外的地方 ， 地下工程的影響足夠小 。 如果支護是在開挖后瞬時設(shè)置的 ， 則支護結(jié)構(gòu)單元將承受全部的釋放荷載；如果支護是在開挖之后某個時刻設(shè)立的 ， 則支護結(jié)構(gòu)承受的釋放荷載應(yīng)該只是全部釋放荷載中尚未釋放掉的那個部分 。 其中土壓力的計算是設(shè)計者最為關(guān)注的問題 ， 目前大致有兩類計算方法 ， 一是建立于極限平衡理論上的 經(jīng)典土壓力理論 ；包括朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論；二是根據(jù)實測結(jié)果而提出的 TerzaghiPeck土壓力模式 。 3/3/2023 63 排樁支護結(jié)構(gòu)設(shè)計 一般規(guī)定 ? 對于施工場地狹窄 、 地質(zhì)條件較差 、 基坑較深 、 或需嚴格控制基坑開挖引起的地面變形時 ， 應(yīng)采用排樁式擋土結(jié)構(gòu)進行支護 。所以 ， 所有單位長度上的荷載或土壓力都應(yīng)該乘以 S， 才可求得每根樁所應(yīng)擔(dān)負的荷載和壓力 。 5. 樁配筋的計算 ——按圓形截面配筋和按矩形截面配筋 。 ——支撐結(jié)構(gòu)材料通常是鋼和鋼筋混凝土 。 但是混凝土支撐在現(xiàn)場需要制作和養(yǎng)護的時間較長 ， 不能立即發(fā)揮支撐作用；無法施加預(yù)應(yīng)力 ， 拆除困難 。 3/3/2023 70 演講完畢，謝謝觀看！ 。 ② 支撐在豎向平面內(nèi)的撓度宜小于其計算跨度的 1/600～1/800。 但是對鋼支撐的節(jié)點構(gòu)造和安裝要求相對較高 ， 處理不當(dāng)會引起基坑的過大位移 。 其設(shè)計應(yīng)包括如下內(nèi)容： ① 材料選擇和結(jié)構(gòu)體系的布置； ② 結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計算； ③ 構(gòu)件的強度和穩(wěn)定驗算； ④ 構(gòu)件的節(jié)點設(shè)計； ⑤ 結(jié)構(gòu)的安裝和拆除設(shè)計 。 3. 樁的設(shè)計長度 ——考慮到一定的安全度 。 3/3/2023 64 一般規(guī)定 排樁式圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)包括以下內(nèi)容： ① 入土深度的確定與校核； ② 根據(jù)支撐系統(tǒng)的布置及架 、 拆支撐順序 ， 進行圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形計算； ③ 圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計； ④ 當(dāng)必須嚴格控制施工引起的地面變形時 ， 分析和預(yù)估基坑開挖產(chǎn)生的墻體水平位移 、 墻腳下沉 、 坑底土體隆起及降水等對墻背土層位移的影響 ， 必要時應(yīng)提出相應(yīng)的技術(shù)措施； ⑤ 當(dāng)圍護結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時 ， 尚應(yīng)計算在使用荷載作用下的內(nèi)力及變形 。 ? (2)地下水位以下水 、 土壓力計算 ——水土分算和水土合算 。 ? 深基坑支護結(jié)構(gòu)的 主要作用 是減小土方開挖 ， 少占場地空間 ， 保護相鄰的已有建 （ 構(gòu) ） 筑物和地下設(shè)施 ， 減少或防止坑底隆起 ， 另外還兼有支護和防水的雙重功效 。 3. 開挖效應(yīng)的模擬 ? 洞室的開挖釋放了洞室邊界上的初始應(yīng)力 ， 在計算中可以通過在開挖邊界上施加與初始作用力大小相等 、 方向相反的釋放荷載來模擬這種應(yīng)力釋放 。 3/3/2023 57 地層結(jié)構(gòu)模型的有限單元法 ?有限單元法的模型只能是空間有限的區(qū)域 ， 而地下結(jié)構(gòu)周圍的地層相對而言是無限大或半無限大 （ 深埋或淺埋 ） 的；因此必須選擇某個有限的計算范圍建立有限單元模型 。 支護與圍巖共同變形而達到某種平衡 ， 稱為 圍巖 結(jié)構(gòu)體系的三次應(yīng)力狀態(tài) 。 在圍巖材料本構(gòu)關(guān)系為 線彈性 的條件下 。 在這個時間過程中 ， 地層應(yīng)力是連續(xù)變化的 ， 特別地 ， 洞室開挖后在未加支護的情況下 ， 地層應(yīng)力所達到的新的相對平衡稱為 圍巖的二次應(yīng)力狀態(tài) 。 前者是地層自重產(chǎn)生的應(yīng)力 ， 后者代表過去和當(dāng)前地質(zhì)構(gòu)造運動 （ 包括褶曲 、 斷裂 、 層間錯動 、 地殼升降 、 板塊運動等 ） 所引發(fā)的應(yīng)力 （ 分別稱為殘余構(gòu)造應(yīng)力和新構(gòu)造應(yīng)力 ） 。 地下鐵道通道的計算簡圖如圖 。 3/3/2023 48 圓形結(jié)構(gòu) 2. 裝配式圓形結(jié)構(gòu) ? 裝配式圓管結(jié)構(gòu) ， 應(yīng)根據(jù)管片或砌塊間連接構(gòu)造以及所采用的施工方法 ， 確定相應(yīng)的計算方法 。 3/3/2023 46 圓形結(jié)構(gòu) 1. 整體式圓形結(jié)構(gòu) 2. （ 1） 自由變形圓環(huán)法 3. 當(dāng)整體式圓管結(jié)構(gòu)修建在松軟地層中 ， 地層對結(jié)構(gòu)的彈性抗力很小 ， 故假定結(jié)構(gòu)可以自由變形 ， 地基反力沿環(huán)的水平投影為均勻分布 ， 計算圖式如圖 。 ? 計算圖式 ? 將拱圈和梁分開計算 ， 將拱圈處理為彈性固定在邊墻頂上的無鉸平拱 ，邊墻處理為擱置在彈性地基上的直梁 。 3/3/2023 43 荷載結(jié)構(gòu)計算方式 拱形結(jié)構(gòu) （ 2） 計算簡圖 ?有 垂直土層壓力 q，側(cè)向水平壓力 e+?e，拱腳彈性固定兩側(cè)受地層約束的 無鉸拱 ， 荷載與結(jié)構(gòu)對