浅埋的地下结构课件

地下结构工程-浅埋的地下结构

主讲教师：穆保岗第05章地下结构工程-浅埋的地下结构主讲教师：穆保岗第05章15浅埋的地下结构

当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为浅埋式结构.浅埋的地下结构包括附建式的地下室结构（防空地下室）、隧道的引道结构和一般的浅埋结构.本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理.5浅埋的地下结构当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而25.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的具有一定防护要求的建筑物地下室。承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核爆炸冲击波的动力荷载;平战结合；一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构等结构形式。5.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家3浅埋的地下结构课件4地道地道55.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段，是一种纵向变高度的堑壕。（1）.墙型支挡结构应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。（2）.槽形支挡结构5.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地6浅埋的地下结构课件7(a)悬臂式挡墙（b）扶壁式挡墙图5－1薄壁型挡墙(a)悬臂式挡墙8其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁9槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，105.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院、指挥所等，应用广泛。一般采用明挖法施工。为直墙拱、矩形框架和梁板式结构。5.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地115.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱5.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和125.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞5.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞13(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房145.2.3梁板式结构5.2.3梁板式结构155.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。5.3.1荷载计算静荷载:自重土压力和地下水头压力；活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载；特定荷载:常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。5.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、16顶板荷载：(1).上部覆土重力(2).水压力：(3).顶板自重：(4).特载顶板总荷载为三者与特载之和：顶板荷载：(1).上部覆土重力17底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即:底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷18侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土对于粘土侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——19图5－5荷载示意图图5－5荷载示意图205.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行分析。简化，本节将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照一般平面框架计算。5.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上211）计算简图视为平面应变问题，

1）计算简图视为平面应变问题，22图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承受轴力的二力杆，图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中23图5－8纵梁和柱计算简图图5－8纵梁和柱计算简图24本讲要点了解浅埋结构的结构形式；掌握矩形闭合框架的计算简图。本讲要点了解浅埋结构的结构形式；252）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前是不知道的。所以只有根据经验假定各个截面的尺寸，进行内力计算，然后验算截面是否合适。若不合格，重复上述过程，直至所设截面合适为止2）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前263)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上加设集中力.(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线位移。浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非非常精确。3)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩27集中力的施加集中力的施加285.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。特载与其他荷载组合：按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高；按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，则不考虑材料强度的提高。5.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。29设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均按照偏压构件进行截面验算。设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均305.3.4抗浮计算为结构自重、设备重量及上部覆土重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅考虑结构自重；为浮力。5.3.4抗浮计算315.4构造要求5.4.1配筋形式5.4构造要求5.4.1配筋形式325.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可按照“混凝土结构设计规范”（GB50010-2002）规定采用，其环境类别应属b类。5.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-335.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一般不大于200mm，不小于70mm，以方便施工。表5－1最小钢筋配筋率(%)项次分类混凝土强度等级<C20C25-C40C50-C601轴心受压构件的全部受压钢筋0.40.40.42偏心受压及偏心受拉构件的受压钢筋0.20.20.23受弯构件偏心受压及偏心受拉构件的受拉钢筋0.10.150.25.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一345.4.4纵向分布钢筋.4纵向分布钢筋在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝土的收缩、温差和不均匀沉降的影响。纵向分布钢筋的截面面积，一般不应小于受力钢筋截面积的10％，同时，纵向分布钢筋的配筋率对顶底板不宜小于0.15%；侧墙不宜小于0.20％。5.4.4纵向分布钢筋.4纵向分布钢筋355.4.5箍筋一般可不配置箍筋项次板和墙厚（mm）12341502002503002003003505005.4.5箍筋一般可不配置箍筋项次板和墙厚（mm）1150365.4.6刚性节点构造增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比较合适。转角部分的钢筋布置如图。5.4.6刚性节点构造增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比375.4.7变形缝的设置伸缩缝和沉降缝，变形缝的间距在30m左右。嵌缝式：结构内部槽中填以沥青胶或由环氧树脂和煤焦油合成的环煤涂料等，也可以在外部贴防水层。5.4.7变形缝的设置伸缩缝和沉降缝，变形缝的间距在30m38贴附式将厚度为6～8mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在结构上即可。其优点是橡胶平板年久老化后可以拆换，缺点是不易使橡胶平板和钢板密贴。贴附式将厚度为6～8mm的橡胶平板用钢板条及螺栓固定在39埋入式大型工程中普遍采用埋入式变形缝，在浇捣混凝土时，把橡胶或塑料止水带埋入结构中，防水效果可靠，但橡胶老化问题需要改进。埋入式大型工程中普遍采用埋入式变形缝，在浇捣混凝土时，把橡40如果防水要求很高，承受较大水压时，可以采用上述三种方法的组合，称为混合式，效果良好，但施工程序多，造价高。如果防水要求很高，承受较大水压时，可以采用上述三种方法的组合41本讲要点了解构造要求；理解变形缝的设置方法。本讲要点了解构造要求；42地下结构工程-浅埋的地下结构

主讲教师：穆保岗第05章地下结构工程-浅埋的地下结构主讲教师：穆保岗第05章435浅埋的地下结构

当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而增加时，则为浅埋式结构.浅埋的地下结构包括附建式的地下室结构（防空地下室）、隧道的引道结构和一般的浅埋结构.本章着重讨论矩形浅埋式结构的设计与计算原理.5浅埋的地下结构当垂直土压力和水平土压力均随着深度增加而445.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家的规定，按比例修建的具有一定防护要求的建筑物地下室。承受上部地面建筑传来的静荷载,承受核爆炸冲击波的动力荷载;平战结合；一般采用梁板结构、板柱结构、箱形结构、壳体结构等结构形式。5.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建时，按照国家45浅埋的地下结构课件46地道地道475.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地面间的连接段，是一种纵向变高度的堑壕。（1）.墙型支挡结构应用广泛的是薄壁型挡墙，又可分为悬臂式和扶壁式挡墙。（2）.槽形支挡结构5.1.2引道结构城市道路系统中立交地道、水底隧道的峒门与地48浅埋的地下结构课件49(a)悬臂式挡墙（b）扶壁式挡墙图5－1薄壁型挡墙(a)悬臂式挡墙50其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁挡墙、加筋土型支挡结构、拉锚型支挡结构、地下连续墙型支挡结构。其他：重力型、半重力型（块石、素混凝土制成）、钢筋混凝土薄壁51槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，其设计需要先进行抗浮稳定计算，然后进行结构的强度计算。槽形支挡结构（整体式引道结构）静定结构，其形状与船坞类似，525.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地下医院、指挥所等，应用广泛。一般采用明挖法施工。为直墙拱、矩形框架和梁板式结构。5.1.3一般浅埋结构浅埋的地铁车站、地铁通道、地下工厂、地535.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和抛物线拱5.2一般浅埋结构结构形式

5.2.1直墙拱半圆拱、割圆拱和545.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞5.2.2矩形闭合框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开设孔洞55(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房(d)梁柱体系(e)多层多跨地下厂房565.2.3梁板式结构5.2.3梁板式结构575.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、内力及截面计算，必要时尚应进行抗浮计算。5.3.1荷载计算静荷载:自重土压力和地下水头压力；活荷载:施工活荷载、车辆设备等荷载；特定荷载:常规武器甚至核武器作用下的冲击荷载。5.3矩形闭合框架的计算矩形闭合框架的结构计算通常包括荷载、58顶板荷载：(1).上部覆土重力(2).水压力：(3).顶板自重：(4).特载顶板总荷载为三者与特载之和：顶板荷载：(1).上部覆土重力59底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷载与特载之和，即:底板荷载直线分布，底板上的荷载为结构整体自重、顶板传下的荷60侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——折减系数，依土体透水性而定；对于砂土对于粘土侧墙荷载侧墙上的荷载包括有水平向土压力，水压力和特载。——61图5－5荷载示意图图5－5荷载示意图625.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上的框架进行分析。简化，本节将弹性地基上的反力作为荷载作用在闭合框架底部，按照一般平面框架计算。5.3.2内力计算可将地基视作弹性半无限平面，作为弹性地基上631）计算简图视为平面应变问题，

1）计算简图视为平面应变问题，64图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中隔墙的刚度相对较小，将中隔墙一般视为只承受轴力的二力杆，图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度都比内隔墙大得多，中65图5－8纵梁和柱计算简图图5－8纵梁和柱计算简图66本讲要点了解浅埋结构的结构形式；掌握矩形闭合框架的计算简图。本讲要点了解浅埋结构的结构形式；672）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前是不知道的。所以只有根据经验假定各个截面的尺寸，进行内力计算，然后验算截面是否合适。若不合格，重复上述过程，直至所设截面合适为止2）截面选择计算超静定结构内力时需要知道截面尺寸，这在设计前683)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。(1).当竖向荷载不平衡时，可以在底板的结点上加设集中力.(2).线位移的确定，一般情况下，框架有几孔就有几个独立的线位移。浅埋式结构上特载的值远大于其他荷载，，而且，特载的值的计算是非常粗略的，因此并非非常精确。3)计算方法采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩69集中力的施加集中力的施加705.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。特载与其他荷载组合：按照弯矩和轴力对构件承载力进行验算时，需要考虑动力荷载作用下材料强度的提高；按剪力和扭力对构件进行承载力验算时，则不考虑材料强度的提高。5.3.3截面计算以现行钢筋混凝土结构设计规范为准。71设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均按照偏压构件进行截面验算。设有支托的框架结构地下矩形闭合框架结构中的顶板、侧墙和底板均725.3.4抗浮计算为结构自重、设备重量及上部覆土重之和，但对箱体施工完毕后工况，仅考虑结构自重；为浮力。5.3.4抗浮计算735.4构造要求5.4.1配筋形式5.4构造要求5.4.1配筋形式745.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-10mm。通常可按照“混凝土结构设计规范”（GB50010-2002）规定采用，其环境类别应属b类。5.4.2混凝土保护层厚度保护层最小厚度常比地面结构增加5-755.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一般不大于200mm，不小于70mm，以方便施工。表5－1最小钢筋配筋率(%)项次分类混凝土强度等级<C20C25-C40C50-C601轴心受压构件的全部受压钢筋0.40.40.42偏心受压及偏心受拉构件的受压钢筋0.20.20.23受弯构件偏心受压及偏心受拉构件的受拉钢筋0.10.150.25.4.3横向受力钢筋钢筋直径选取32mm以下，钢筋的间距一765.4.4纵向分布钢筋.4纵向分布钢筋在纵向截面，一般配置分布钢筋，以减少混凝土的收缩