地下建筑結(jié)構(gòu)復習資料(編輯修改稿)
2024-12-09 08:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 定的或有限次超靜定的結(jié)構(gòu)。 彈性地基梁與地基連續(xù)接觸，梁所受的反力是連續(xù)分布的，具有無窮多個支點和無窮多個未知反力，因此，彈性地基梁是無窮多次超靜定結(jié)構(gòu)。 （ 2）地基的變形是考慮還是略去 普通梁的支座通?？醋鲃傂灾ё?，即略去地基的變形，只考慮梁的變形。 彈性地基梁則必須同時考慮地基的變形；梁與地基是共同變形的；一方面梁給地基以壓力，使地基沉陷，反過來，地基給梁以相反的壓力，限制梁的位移。 溫克爾（ )對地基提出了如下假設(shè)：地基表面任一點的沉降與該點單位面積上所受的壓力成正比。 半無限體彈性地基模型假設(shè)：地基為一均質(zhì)、連續(xù)、彈性的半無限體。 半無限體彈性地基模型 優(yōu)點： ① 反映了地基的連續(xù)整體性； ② 從幾何上、物理上對地基進行了簡化，因而可以把彈性力學中有關(guān)半無限彈性體的經(jīng)典問答已知結(jié)論作為計算的基礎(chǔ)。 缺點： ① 彈性假設(shè)沒有反映土體的非彈性性質(zhì)； ② 均質(zhì)假設(shè)沒有反映土體的不均勻性； ③ 半無限體假設(shè)有反映地基的分層特點； ④ 本模型在數(shù)學處理上比較復雜，因而在應用上也受到一 定的限制。 短梁（有限長梁）：當彈性地基梁的換算長度 1＜ λ＜ 時，屬短梁。 長梁：可分為無限長梁、半無限長梁。當換算長度 λ≥，屬于長梁；若荷載作用點距梁端的換算長度均不小于 時，可忽略該荷載對梁端的影響，為無限長梁；若荷載作用點僅距梁一端的換算長度不小于 時，可忽略該荷載對這一端的影響，而對另一端的影響不能忽略，為半無限長梁，無限長梁可化為兩個半無限長梁。 剛性梁：當換算長度 λ≤1時，屬于剛性梁。 在彈性地基梁的計算理論中，除局部彈性地基模型假設(shè)外，還需作如下三 個假設(shè)： ① 地基梁在外荷載作用下產(chǎn)生變形的過程中，梁底面與地基表面始終緊密相貼，即地基的沉陷或隆起與梁的撓度處處相等； ②由于梁與地基間的摩擦力對計算結(jié)果影響不大，可以略去不計，因而，地基反力處處與接觸面相垂直； ③地基梁的高跨比較小，符合平截面假設(shè)，因而可直接應用材料力學中有關(guān)梁的變形及內(nèi)力計算結(jié)論。 一個理想的地下建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)學力學模型應能反映下列的因素： （ 1）必須能描述有裂隙和破壞帶的，以及開挖面形狀變化所形成的三維幾何形狀。 （ 2）對圍巖的地質(zhì)狀況和初始應力場不僅要能說 明當時的，而且還要包括將來可能出現(xiàn)的狀態(tài)。 （ 3）應包括對圍巖應力重分布有影響的巖石和支護材料非線性特性，而且還要能準確地測定出反映這些特性的參數(shù)。 （ 4）如果要知道所設(shè)計的支護結(jié)構(gòu)和開挖方法能否獲得成功，即想評估其安全度，則必須將圍巖、錨桿和混凝土等材料的局部破壞和整體失穩(wěn)的判斷條件納入模型中。當然，條件必須滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。 （ 5）要經(jīng)得起實際的檢驗，這種檢驗不能只是偶然巧合，而是需要保證系統(tǒng)的一致性。 在地層 ——結(jié)構(gòu)模型中可以考慮各種幾何形狀、圍巖和支護材料的非線性特性、開挖面空間 效應所形成的三維狀態(tài)以及地質(zhì)中不連續(xù)面等等。 新奧法的基本原則可歸納為： “管超前、少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉 “。 承載能力極限狀態(tài)：是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的較大變形的極限狀態(tài)； 正常使用極限狀態(tài)：是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。 荷載結(jié)構(gòu)法原理認為，隧道開挖后地層的作用主要是對襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生荷載，襯砌結(jié)構(gòu)應能安全可靠地承受地層壓力等荷載的作用。 地層 —結(jié)構(gòu)模型把地下結(jié)構(gòu)與地層作為一個受力變形的整體，按照連續(xù)介質(zhì)力學原理來 計算地下建筑結(jié)構(gòu)以及周圍地層的變形，不僅計算出襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形，而且計算周圍地層的應力，充分體現(xiàn)周圍地層與地下建筑結(jié)構(gòu)的相互作用。 地層 —結(jié)構(gòu)法主要包括包括如下內(nèi)容：地層的合理化模擬、結(jié)構(gòu)模擬、施工過程模擬以及施工過程與周圍地層的相互作用的模擬、地層與結(jié)構(gòu)相互作用的模擬。 特征曲線法的基本原理是：地下工程開挖后，如無支護，圍巖必然產(chǎn)生向地下工程內(nèi)的變形 (收斂 )。施加支護以后，支護結(jié)構(gòu)約束了圍巖的變形 (約束 )，此時圍巖與支護結(jié)構(gòu)一起共同承受圍巖擠向地下結(jié)構(gòu)的變形壓力。 荷載 ——結(jié)構(gòu)模型 采用荷載結(jié)構(gòu)法計算襯砌內(nèi)力，并據(jù)以進行構(gòu)件截面設(shè)計。其中襯砌結(jié)構(gòu)承受的荷載主要是開挖洞室后由松動巖土的自重產(chǎn)生的地層壓力。這一方法與設(shè)計地面結(jié)構(gòu)時習慣采用的方法基本一致，區(qū)別是計算襯砌內(nèi)力時需考慮周圍地層介質(zhì)對結(jié)構(gòu)變形的約束作用。 新奧法：是以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，便于充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。 1在隧道拱頂，其變形背向圍巖，不受圍巖的約束而自由地變形，這個區(qū)域稱為 “脫離區(qū) ”。 1在隧道的兩側(cè)及底部，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生朝向圍巖的變形，受到圍巖的約束作 用，因而圍巖對隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了約束反力 (彈性抗力 )，這個區(qū)域稱為 “抗力區(qū) ”。 1國際隧道協(xié)會認可的四種地下建筑結(jié)構(gòu)模型： （ 1）以參照已往隧道工程的實踐經(jīng)驗進行工程類比為主的經(jīng)驗設(shè)計法； （ 2）以現(xiàn)場量測和實驗室試驗為主的實用設(shè)計方法，例如以洞周位移量測值為根據(jù)的收斂 ——限制法； （ 3）作用 ——反作用模型，例如對彈性地基圓環(huán)和彈性地基框架建立的計算法等； （ 4）連續(xù)介質(zhì)模型，包括解析法和數(shù)值法，解析法中有封閉解，也有近似解，數(shù)值計算法目前主要是有限單元法。 1我國采用的地下建筑結(jié)構(gòu)設(shè) 計方法可分為以下四種設(shè)計模型： （ 1）荷載 ——結(jié)構(gòu)模型（又稱結(jié)構(gòu)力學模型）； （ 2）地層 ——結(jié)構(gòu)模型（又稱巖體力學模型）； （ 3）經(jīng)驗類比模型； （ 4）收斂限制模型。 1新奧法施工應遵循的基本技術(shù)原則： 下結(jié)構(gòu)施工必須遵循的基本技術(shù)原則是： (1) 因為圍巖是地下結(jié)構(gòu)的主要承載單元，所以要在施工中充分保護和愛護圍巖； (2) 為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應容許圍巖有可控制的變形； (3) 變形的控制主要是通過支護阻力 (即各種支護結(jié)構(gòu) )的效應達到的； (4) 在施工中，必須進行實地量測監(jiān)控，及 時提出可靠的、足夠數(shù)量的量測
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