地下建筑結構習題

1、1地下建筑結構習題地下建筑結構習題一、緒論一、緒論1、地下建筑結構:埋置于地層內(nèi)部的結構。2、地下建筑結構的作用：1）承重：承受巖土壓力、結構自重以及其他荷載的作用。2）圍護：防止巖土體風化、坍塌、防水、防潮等。3、地下建筑結構的設計原則：安全適用、技術先進、經(jīng)濟合理。4、地下建筑結構的設計兩階段：初步設計、技術設計（包括施工圖）。5、初步設計：在滿足使用要求下，解決設計方案技術上的可行性與經(jīng)濟上的合理性，并提出投資、材料、施工等指標。

2、6、技術設計：解決結構的承載力、剛度和穩(wěn)定、抗裂性等問題，并提供施工時結構各部件的具體細節(jié)尺寸及連接大樣。7、地下建筑結構的形式主要由使用功能、地質(zhì)條件和施工技術等因素確定。8、確定地下建筑結構形式的因素：1）控制因素——受力條件：在一定地質(zhì)條件下的圍巖壓力、水土壓力和一定的爆炸與地震等動載下求出最合理和經(jīng)濟的結構形式。2）制約因素——使用要求：地下建筑物必須考慮使用要求。3）重要因素——施工方案：在地質(zhì)條件和使用條件相同情況下，施工方

3、法不同其采取的結構形式也不同。2、襯砌結構的荷載、襯砌結構的荷載1、圍巖壓力：是指位于地下結構周圍巖土體發(fā)生變形或破壞，作用在襯砌結構或支撐結構上的壓力。是作用在地下結構的主要荷載。2、圍巖壓力的影響因素①圍巖的結構；②圍巖的強度；③地下水的作用；④洞室的尺寸與形狀；⑤支護的類型和剛度；⑥施工方法；⑦洞室的埋置深度；⑧支護時間；⑨其他因素3、地下結構與地面結構區(qū)別：（1）地下結構存在地層彈性抗力，其變形受到地層的約束；而地面結構的變形不

4、受介質(zhì)約束；（2）地下結構存在地層彈性抗力，結構的受力條件得以改善，其承載力有所增加。4、初始地應力由自重應力和構造應力兩部分組成。5、局部變形理論：彈性地基某點上施加的外力只會引起該點的沉陷，E.Winkler假設:σ=kδ式中：σ—巖土體的彈性抗力強度，kPa；k—巖土體的彈性抗力系數(shù)，kNm3；δ—巖土體計算點的位移值，m。3②由于梁與地基間的摩擦力對計算結果影響不大，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

5、比較小，符合平截面假設，因而可直接應用材料力學中有關梁的變形及內(nèi)力計算結論。4、地層與地下結構的共同作用、地層與地下結構的共同作用1、一個理想的地下建筑結構的數(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

6、些特性的參數(shù)。（4）如果要知道所設計的支護結構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)行設計規(guī)范的有關規(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。3、在地層——結構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。4、、新奧法的基本原則可歸納為

7、：“管超前、少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉“。5、承載能力極限狀態(tài)：是指結構或構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)：是指結構或構件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。6、荷載結構法原理認為，隧道開挖后地層的作用主要是對襯砌結構產(chǎn)生荷載，襯砌結構應能安全可靠地承受地層壓力等荷載的作用。7、地層—結構模型把地下結構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構以及周圍地層的

8、變形，不僅計算出襯砌結構的內(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構的相互作用。8、地層—結構法主要包括包括如下內(nèi)容：地層的合理化模擬、結構模擬、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、地層與結構相互作用的模擬。8、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，支護結構約束了圍巖的變形(約束)，此時圍巖與支護結構一起共同承受圍巖擠向地下結構的變

9、形壓力。9、荷載——結構模型采用荷載結構法計算襯砌內(nèi)力，并據(jù)以進行構件截面設計。其中襯砌結構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。這一方法與設計地面結構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)對結構變形的約束作用。10、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。12、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)