地下建筑结构的荷载图文丰富

第2章地下建筑结构的荷载

本讲内容荷载种类和组合荷载确定方法岩土体压力的计算方法初始地应力、释放荷载与开挖效应弹性抗力其他荷载1234561.荷载种类和组合荷载种类按存在状态可分为：静荷载、动荷载和活荷载等

静荷载：又称恒载；动荷载：这是瞬时作用的动荷载活荷载：是指在结构物施工和使用期间可能存在的变动荷载，其大小和作用位置都可能变化。其它荷载：混凝土材料收缩（包括早期混凝土的凝缩与日后的干缩）受到约束而产生的内力；

1.荷载种类和组合荷载组合

各种荷载对结构可能不是同时作用，需进行最不利情况的组合。先计算个别荷载单独作用下的结构各部件截面的内力，再进行最不利的内力组合，得出各设计控制截面的最大内力。最不利的荷载组合一般有以下几种情况：（一）静载；（二）静载+活载；（三）静载+动载（原子爆炸动载、炮（炸）弹动载）2.荷载的确定方法确定依据.1、依据规范：当前在地下建筑结构设计中试行的规范、技术措施、条例等有多种。有的仍沿用地面建筑的设计规范，设计时应遵守各有关规范。2.荷载的确定方法.2、设计标准（1）根据建筑用途、防护等级、地震等级等确定。（2）地下建筑结构材料的选用（3）地下衬砌结构一般为超静定结构，其内力在弹性阶段可按结构力学计算。（4）截面计算原则（5）安全系数 （6）材料强度指标3.计算理论计算原理.地下结构的计算理论较多地应用以文克尔假定为基础的局部变形理论以及以弹性理论为基础的共同变形理论。

地层对结构的弹性抗力限制了结构的变形，故改善了结构的受力情况。3.计算理论地下结构在主动荷载作用下会发生变形，而地层阻止这种变形发展，给结构一定的弹性抗力，如下图所示：拱形、圆形等有跨变结构的弹性抗力作用显著。而矩形结构的抗力作用较小，在软土中常忽略不计。

3.计算理论计算方法土层地下建筑结构的计算方法有：一般结构力学法，弹性地基梁法（见本书第3章），矩阵分析法，荷载――结构法，地层――结构法（见本书第4章）。近来发展用连续介质力学的有限单元法来计算结构与地层的内力，并进而考虑弹塑性、非线性、粘弹性的计算方法。

荷载的计算地下建筑结构上所承受的荷载有结构自重、地层压力、弹性抗力、地下静水压力、车辆和设备重量及其他使用荷载等。其中地层压力（包括土压力和围岩压力）是至关重要的荷载。墙体位移与土压力类型E静止土压力E0主动土压力Ea被动土压力Ep1.静止土压力的计算岩土体压力的计算

a---经验系数，砂土，粉土取1.0；黏性土、淤泥质土取0.95。￠‘－－－通过CU试验测定。岩土体压力的计算2.库伦土压力理论

库伦理论的基本假定库伦理论是由法国科学家库伦（Coulomb,C.A.）于1773年发表的，主要是针对挡土墙的计算，其计算的基本假定为（图2.4）①挡土墙墙后土体为均质各向同性的无粘性土；②挡土墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题；③挡土墙后土体产生主动土压力或被动土压力时，土体形成滑动楔体，滑裂面为通过墙踵的平面；④墙顶处土体表面可以是水平面，也可以为倾斜面，倾斜面与水平面的夹角为β角；⑤在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件ACHB无粘性土的主动土压力WER－WRE-=90--、E2.库伦土压力理论

EEa－库仑主动土压力系数Ea土压力分布：三角形分布2.库伦土压力理论

ABCH无粘性土的被动土压力WRE+=90+-WER－库仑被动土压力系数2.库伦土压力理论

说明：1、根据库仑土压力理论，计算土压力的关键是如何确定主动土压力系数和被动土压力系数。2、3.朗肯土压力理论

1朗肯极丸限平衡箭应力状柿态自重应晒力作用屿下，半骑无限土赶体内各抚点的应适力从弹碌性平衡即状态发只展为极删限平衡熊状态的查情况。3fv=zK0v主动融极限哗平衡野应力护状态s1s345+f/22.朗肯土洞压力理冠论1fv=雕zK0v被动歇极限烟平衡财应力欠状态s1s3s3s145-f/22.朗肯倒土压跳力理当论主动绒土压灵力系罗数被动土庄压力系秆数静止肿土压歉力系乌数2.朗肯土详压力理职论在库营仑理矮论中犬：===0，即珠墙背桂垂直腹光滑喜，填插土表溉面水姥平时顺，与台朗肯抓理论锡等价1、分及层土朝的土宫压力票计算2、不斜同地淹面超摆载作止用下梅的土钱压力蛮计算编与图幸式3、考虑隔地下溪水时拢水土没压力途计算水土识压力呼合算此（砂强土，怖粉土摊）、筝水土旺压力柿分算坊（黏勿性土芽）特殊营情况籍下的撕土压剩力f2<f1f2>f1分层赢土的毁土压酬力计凤算g2f2H1H2g1f1f1=f2时g2>g1g2<g1g1=g2时1填土拔上有丛荷载s145+f/2pa=3fv=秆z+董qK0vzpa=s3q朗肯书土压年力理屿论地面撤上有逃超载钞时的赞土压释力计蓝算局部牌荷载——朗肯拥理论地面末上有树超载离时的爷土压朱力计味算名称指标应用不排水剪(快剪)cu、ucq、q软土地基快速施工固结不排水剪(固结快剪)ccu、cuccq、cq固结完成后受突然荷载固结排水剪(慢剪)cd、dcs、s地基透水性强施工较慢或正常运行期土的抗薯剪强度监试验方闷法与指望标问题三种涉三轴矿试验状的结肠果对虽比饱和粘纺土的固木结排水哭剪（CD）的强香度>固结不陆排水剪(C乐U)强度>不固结逗不排水页剪(UU题)强度剪切楚破坏凯强度趁是发号生剪雅切变锣形破宪坏时敏的强置度。围岩界压力考的计合算（一衰）围恭岩压拴力及云其影骂响因雅素1、围岩根压力的矿概念即所糠谓由阻于洞碎室围喝岩的机变形虽和破蹄坏而踏作用写在支锡护或赖衬砌炸上的秘压力的围岩幸压力霜。围岩扛压力愚可分械为围岩锦垂直赚压力梁、围管岩水绍平压弄力及危围岩械底部向压力。2、影盗响围南岩压泥力的呆因素影响山摆岩压力具的因素(1悟)洞室毅的形搂状和极大小(2特)地质瞒构造(3)支护的援型式和穗刚度(4汁)洞室敢深度(5)时间(6继)施工方以法围岩蔬压力辽及其锈影响庭因素（二惕）围植岩压束力的搞计算胜方法1、按孔松散率体理晕论计达算围易岩压蛛力1）垂封直围稍岩压筑力①浅花埋结构售上的垂分直围岩四压力②深侄埋结构笔上的垂晴直围岩议压力2）水可平围决岩压见力3）底部呜围岩压贺力2、按狂弹塑欺性体辛理论丙计算寒围岩郊压力1、按松妈散体理络论计算令围岩压鞋力由于岩县体一般旬总是有划一定的陵裂隙节县理，又奔由于洞迷室开挖年施工的钉影响，缓其围岩抢不可能修是一个描非常完竹整的整惯体，而录松散体疤理论中代假定岩暖石为散君粒体，仰并具有敲一定的趋凝聚力杏，所以栏用这一寇理论计米算松动笔围岩压蛾力有时萝也可以拼得到较案好的效耽果。①浅淋埋结构坡上的垂梁直围岩柿压力作用顶在地顷下结悲构上怨的围转岩压矿力为岁岩石确柱重隆量与县两侧跪所提坊供摩钉擦力熊之差沫。从励洞室稿底面火的两僚端起脾可能始形成疑伸延烦到地标面的稿倾斜肯破裂寻面，毒见下灵图中昆的AB和CD。从上速式可雾以看杏出随宝着深凡度的丙增加山，围腾岩压梢力逐鞋渐减崖小，喘这与隙实际联不符福。该式仅宴适用于绩浅埋结章构。随着臣深度孔的增爷加，宁两侧版摩阻只力超松过了池滑移桃柱的秩重量锻。只有AEB以下僵岩体农重量归对结亲构产抛生压乞力，牲又称映为压力拱压力拱脏能够自解然稳定束平衡，京其上任很何一点草均无力膝矩。只要秤确定虏压力命拱的切形状旁及高英度就屋可以阵确定顶出围元岩压它力q=γh1②摇深埋缺结构例上的惠垂直陪围岩椒压力2）水药平围塌岩压描力3）底部拒围岩压秃力1、按松酷散体理始论计算愁围岩压甜力只是对运较松软爷的岩石争才考虑计算时仿先求出流垂直围作岩压力恭的集度艳，而后乘娘以侧压租力系数Ka(主动土掌压力)通常不项计算2、按帝弹塑缎性体菜理论腊计算签围岩秧压力从理眯论k讲，嫁弹塑坚性理胳论比门前面爷的理钞论要杨严密遗些，宜但是魔弹塑值性理秋论的经数学泻运算故较复球杂，前公式携也较傲繁。在r=例R的可变领范围内淘出现了览塑性区况。这就谎是著接名的蛮修正配了的芬诺公零式。它表示矿当岩体号性质、喘埋深等游确定的赴情况下耽，非弹摇性变形蜻区大小吧与支护申对围岩战提供的边反力间蔑的关系在弹性钉区和塑乞性区的辩交界处攀分别满鞋足弹性脑解和塑获性解，据此推芝导出围特岩压力金的计算瓣公式2、按授弹塑桐性体集理论泳计算疤围岩挡压力3、按争围岩隔分级裕和经薄验公婚式确燥定围税岩压滨力初始踪蝶地应辈力、抛释放瞒荷载道与开铅挖效皮应初始地孤应力一失般包括姿自重应时间槽效应傍：Ⅳ级以下口围岩一个般呈现谈塑性和柜流变特孤性1、初始地膝应力的敲确定初始候地应刊力{0}的确定乱常需专敌门研究哥。对岩倍石地层伞，初始丽地应力抹可分为沸自重地保应力和菌构造地殖应力两猪部分,2、释放夫荷载捕的计裂算释放荷塑载：可巴由已知慨初始地滤应力或炮与前一寸步开挖参相应的密应力场裤确定。夕先求得窑预计开般挖边界葡上各结详点的应并力，并浩假定各夺结点间飞应力呈毕线性分水布，然陷后反转村开挖边迁界上各死结点应准力的方穿