地下建筑空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法分析-資料下載頁(yè)
2025-03-08 01:39本頁(yè)面
【正文】 力方程獲得單元應(yīng)力 ， 通過(guò)單元應(yīng)變方程獲得單元應(yīng)變 。 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(duì)而言是無(wú)限大或半無(wú)限大 （ 深埋或淺埋 ） 的；因此必須選擇某個(gè)有限的計(jì)算范圍建立有限單元模型 。 這個(gè)計(jì)算范圍的邊界應(yīng)該離地下結(jié)構(gòu) 足夠遠(yuǎn) ， 設(shè)在幾乎不受地下工程影響的地方 。 經(jīng)驗(yàn)表明 ， 一般來(lái)說(shuō) ， 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 。 3/3/2023 58 地層結(jié)構(gòu)模型的有限單元法 2. 單元類型的選擇 ? 可以用二維平面單元 （ 平面應(yīng)變或平面應(yīng)力問(wèn)題 ） 或三維實(shí)體單元 （ 三維問(wèn)題 ） 來(lái)對(duì)計(jì)算范圍內(nèi)的地層進(jìn)行離散化分析 。 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(jì)算中可以通過(guò)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(lái)模擬這種應(yīng)力釋放 。 ? 如果考慮開挖與支護(hù)的時(shí)間效應(yīng) ， 則釋放荷載的取值應(yīng)視支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)立時(shí)間而定 。 如果支護(hù)是在開挖后瞬時(shí)設(shè)置的 ， 則支護(hù)結(jié)構(gòu)單元將承受全部的釋放荷載；如果支護(hù)是在開挖之后某個(gè)時(shí)刻設(shè)立的 ， 則支護(hù)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(gè)部分 。 3/3/2023 59 第 8章 地下空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法 地下結(jié)構(gòu)分類 地下結(jié)構(gòu)荷載 地下結(jié)構(gòu)計(jì)算的力學(xué)方法 ? 明挖基坑支護(hù)樁設(shè)計(jì) 3/3/2023 60 明挖基坑支護(hù)樁設(shè)計(jì) 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算理論 基坑圍護(hù)樁的作用 ? 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)多種多樣 ， 用材和施工方法也千變?nèi)f化 ， 但主要可以分為兩大類：第一類為 支擋型 的 ， 如排樁式支擋結(jié)構(gòu)和地下連續(xù)墻；第二類為 加固型 的 ， 如高壓旋噴法加固 、 靜壓注漿加固 、 深層攪拌法加固 、噴錨支護(hù)和土釘墻等 。 ? 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的 主要作用 是減小土方開挖 ， 少占場(chǎng)地空間 ， 保護(hù)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(hù)和防水的雙重功效 。 3/3/2023 61 土壓力計(jì)算 ? 作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載主要指 土壓力 和 水壓力 。 其中土壓力的計(jì)算是設(shè)計(jì)者最為關(guān)注的問(wèn)題 ， 目前大致有兩類計(jì)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(kù)侖土壓力理論；二是根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果而提出的 TerzaghiPeck土壓力模式 。 1. 按經(jīng)典土壓力理論計(jì)算 ? (1)地下水位以上土壓力計(jì)算 ——地下水位以上土層及地面超載作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值 Paik可采用土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)按朗肯理論分層 。 ? (2)地下水位以下水 、 土壓力計(jì)算 ——水土分算和水土合算 。 3/3/2023 62 土壓力計(jì)算 2. 按 TerzaghiPeck模式計(jì)算 ? TerzaghiPeck經(jīng)驗(yàn)土壓力模式在國(guó)外的應(yīng)用比較普遍 ， 國(guó)內(nèi)一般用于黏性土基底標(biāo)高以上帶支撐 （ 或錨固 ） 的主動(dòng)土壓力計(jì)算 ， 分布模式如圖 。 3/3/2023 63 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般規(guī)定 ? 對(duì)于施工場(chǎng)地狹窄 、 地質(zhì)條件較差 、 基坑較深 、 或需嚴(yán)格控制基坑開挖引起的地面變形時(shí) ， 應(yīng)采用排樁式擋土結(jié)構(gòu)進(jìn)行支護(hù) 。 ? 排樁式擋土結(jié)構(gòu)由圍護(hù)結(jié)構(gòu)及支撐系統(tǒng)組成 ， 其選型應(yīng)綜合考慮基坑周邊環(huán)境 、 現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件 、 圍護(hù)樁墻的使用目的 、 基坑規(guī)模和基坑安全等級(jí)等因素 ， 結(jié)合土方開挖方法及降水 、 土體加固等輔助措施 ， 通過(guò)方案比較確定 。 3/3/2023 64 一般規(guī)定 排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形計(jì)算； ③ 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)； ④ 當(dāng)必須嚴(yán)格控制施工引起的地面變形時(shí) ， 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(duì)墻背土層位移的影響 ， 必要時(shí)應(yīng)提出相應(yīng)的技術(shù)措施； ⑤ 當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)作為主體結(jié)構(gòu)的一部分時(shí) ， 尚應(yīng)計(jì)算在使用荷載作用下的內(nèi)力及變形 。 3/3/2023 65 懸臂式排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 樁的受力范圍 ——設(shè)樁的間距為 S， 每根樁的受力范圍就應(yīng)也是 S。所以 ， 所有單位長(zhǎng)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(fù)的荷載和壓力 。 2. 樁的最小入土深度 ——可根據(jù)土壓力分布模式和靜力平衡條件公式來(lái)確定 。 3. 樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 ——考慮到一定的安全度 。 4. 懸臂樁的內(nèi)力計(jì)算 ——靜力平衡法 、 彈性抗力法 （ 如桿件有限元法 ）等 。 5. 樁配筋的計(jì)算 ——按圓形截面配筋和按矩形截面配筋 。 3/3/2023 66 排樁內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì) 1. 內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容 ? 內(nèi)支撐體系適用于由鋼或鋼筋混凝土材料組成的墻式圍護(hù)結(jié)構(gòu)和樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 。 其設(shè)計(jì)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(jì)算； ③ 構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算； ④ 構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)； ⑤ 結(jié)構(gòu)的安裝和拆除設(shè)計(jì) 。 3/3/2023 67 排樁內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì) ——內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的常用形式有單層或多層平面支撐體系和豎向斜撐體系 。 ——支撐結(jié)構(gòu)材料通常是鋼和鋼筋混凝土 。 ?鋼支撐 自重輕 、 安裝和拆卸方便 、 施工速度快 ， 可以重復(fù)使用 ， 可施加預(yù)應(yīng)力 ， 安裝后就能立即發(fā)揮作用 ， 對(duì)減少由于時(shí)間效應(yīng)而引起的基坑位移是十分有效的 ， 而且破壞前有明顯變形 。 但是對(duì)鋼支撐的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和安裝要求相對(duì)較高 ， 處理不當(dāng)會(huì)引起基坑的過(guò)大位移 。 ?鋼筋混凝土支撐 剛度大 、 整體性好 ， 可以采取靈活的布置方式來(lái)適應(yīng)不同形狀的基坑 ， 而且可避免因節(jié)點(diǎn)松動(dòng)而引起的基坑位移 ， 對(duì)施工方面的要求容易得到滿足 。 但是混凝土支撐在現(xiàn)場(chǎng)需要制作和養(yǎng)護(hù)的時(shí)間較長(zhǎng) ， 不能立即發(fā)揮支撐作用；無(wú)法施加預(yù)應(yīng)力 ， 拆除困難 。 3/3/2023 68 排樁內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì) 3. 支撐構(gòu)件截面承載力計(jì)算及變形規(guī)定 （ 1） 支撐構(gòu)件的截面承載力計(jì)算 ? 根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段荷載作用效應(yīng)的包絡(luò)線圖進(jìn)行計(jì)算 ， 其承載力表達(dá)式為： 0r F R?3/3/2023 69 排樁內(nèi)支撐支護(hù)設(shè)計(jì) 3. 支撐構(gòu)件截面承載力計(jì)算及變形規(guī)定 （ 2） 支撐構(gòu)件的變形應(yīng)符合的規(guī)定 ① 支撐構(gòu)件的變形可根據(jù)構(gòu)件剛度按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算 。 ② 支撐在豎向平面內(nèi)的撓度宜小于其計(jì)算跨度的 1/600～1/800。 ③ 腰梁 、 邊桁架及主支撐構(gòu)件的水平撓度宜小于其計(jì)算跨度的 1/1000～ 1/1500。 3/3/2023 70 演講完畢，謝謝觀看！
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