地下建筑结构施工98课件讲解

地下建筑结构施工第二章地下结构的计算理论CONTENTS目录01地下结构计算理论的发展02地下结构荷载03地下结构的计算模型地下结构计算理论发展刚性结构阶段导入连续介质阶段弹性结构阶段现代支护理论阶段地下结构计算什么？确定作用在地下结构上的荷载结构上荷载如何考虑围岩的承载能力围岩承载力地下工程结构的计算理论分为四个阶段刚性结构阶段01弹性结构阶段02连续介质阶段0304现代支护理论阶段刚性结构阶段地下结构计算理论的发展19世纪初的地下建筑物大都是以砖石材料砌筑的拱形圬工结构，这些建筑材料的抗拉强度低，结构物中存在接触缝，容易产生断裂。为了稳定，地下结构截面尺寸很大，结构受力后产生的弹性变形很小，计算理论是将地下结构视为刚性结构的压力线理论。压力线理论认为：地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构，所受的主动荷载是地层压力，当地下结构处于极限平衡状态时，它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系，铰的位置分别假设在墙底和拱顶，内力按静力学原理计算。实质：作用在支护结构上的压力是指上覆岩层的重力，没有考虑围岩的自承能力。偏于保守。1弹性结构阶段地下结构计算理论的发展19世纪后期，地下结构开始按弹性连续拱形框架用超静定结构力学方法计算结构内力。荷载是主动的地层压力，考虑地层对结构产生的弹性反力的约束作用,主要分如下三阶段不计围岩抗力阶段A假定弹性抗力阶段B弹性地基梁阶段C2弹性结构阶段---不计围岩抗力阶段此阶段对地下结构进行内力计算时，仅考虑作用在结构上的围岩压力，这是一种主动约束荷载作用，与地面建筑结构的受力分析相同，不考虑结构变形受到的围岩约束对围岩压力有了进一步的认识，认为其不能简单的等于上覆围岩重力，围岩压力仅是围岩松动圈范围内岩土体的重力，而松动圈的大小与围岩类型、地下工程跨度等因素相关。普氏方法：松动体形状为抛物线形太沙基方法：松动体形状为矩形弹性结构阶段---假定弹性抗力阶段弹性抗力的定义：由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的被动围岩的抵抗力用温克尔局部变形理论解释，认为围岩的弹性抗力与围岩在该点的变形成正比。σ=Kδ温式假定围岩为一系列彼此独立的弹簧，某一弹簧受到压缩时所产生的反作用力只与该弹簧有关，而与其他弹簧无关。这个假定虽然与实际情况不符，但简单明了，能够满足工程设计所需要的精度。弹性抗力的大小取决于支护结构的变形，而支护结构的变形又和弹性抗力有关，这是一个非线性的问题，一般采用”弹性地基梁理论“代替弹性抗力弹性结构阶段---弹性地基梁阶段由于假定弹性抗力法对其分布图形的假定有较大的任意性，人们开始研究将隧道边墙视为支承在侧面和基底地层上的双向弹性地基梁，即可计算中主动荷载作用下拱圈和边墙的内力连续介质阶段地下结构计算理论的发展地下结构与地层是一个受力整体，20世纪中期以来，用连续介质力学理论计算地下结构内力的方法逐渐发展。以岩体力学原理为基础，认为坑道开挖后向洞室内变形而释放的围岩压力将由支护结构与围岩组成的地下结构体系共同承受。一方面围岩本身由于支护结构提供了一定的支护阻力，从而引起它的应力调整，达到新的平衡；另一方面，由于支护结构阻止围岩变形，它必然要受到围岩给予的反作用力而发生变形。3现代支护理论阶段地下结构计算理论的发展20世纪50年代以来，喷射混凝土和锚杆被用于隧道支护，与此相应的一整套新奥地利隧道设计方法随之兴起，形成了以岩体力学原