地下建筑结构培训课件.ppt

第三讲,地下工程的两种计算理论,1 荷载-结构法（实用阶段：朗肯、库伦土压力） 2 地层-结构法（理论阶段：有限元法），发展趋势,（一）经典土压力理论,1 静止土压力,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（1） 基本假定P13,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（2） 计算推导过程,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（3） 粘性土中等效内摩擦角 （a）经验：c每增加10kPa，内摩擦角可提高37度，平均5度。,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（3） 粘性土中等效内摩擦角 （b）抗剪强度相等：,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（3） 粘性土中等效内摩擦角 （c）朗肯土压力相等：,缺点 ：低墙保守，高墙危险,（一）经典土压力理论,1 库伦土压力理论,（4） 粘性土库伦主动土压力公式,（一）经典土压力理论,2 朗肯土压力理论,（1） 基本假定P17,2 朗肯土压力理论,（二）考虑地下水时水土压力计算,1 水土分算和水土合算,（1） 水土分算：砂性土和粉土 （2） 水土合算：粘性土,（二）考虑地下水时水土压力计算,2 土的抗剪强度试验方法与指标问题,（1）直剪仪慢剪三轴仪固结排水剪（CD） （2）直剪仪固结快剪三轴仪固结不排水剪（CU） （3）直剪仪不固结快剪三轴仪不固结不排水剪（UU）,2.3 岩土体压力的计算,2.3.2 围岩压力的计算,围岩压力： 位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。,2.3 岩土体压力的计算,围岩压力的种类,2.3 岩土体压力的计算,浅埋结构垂直围岩压力的计算,不考虑摩擦影响的围岩压力集度为：,浅埋结构：当地下结构上覆岩层较薄时，通常人为覆盖层全部掩体重量作用于地下结构。,浅埋结构垂直围岩压力的计算,G-ABCD体的总重 量； F-AB或CD面对G的摩擦力。,浅埋结构垂直围岩压力的计算,由几何关系：,浅埋结构垂直围岩压力的计算,AB（CD）面水平土压力分布：,AB(CD)面所受总的水平力：,AB(CD)面所受摩擦阻力：,浅埋结构垂直围岩压力的计算,所以得：,考虑摩擦影响的围岩压力集度为：,浅埋结构垂直围岩压力的计算,将上式对H求导，并令其为零，则可求得产生最大围岩压力的深度：,在这个深度上的围岩压力总值为：,围岩集度为：,浅埋结构垂直围岩压力的计算,由此可知，在Hmax这个深度上，摩擦阻力为全部岩石柱重量之半。 当H=2Hmax时，Q=0。这表明摩擦阻力已全部克服了岩体下滑的重量。,浅埋结构垂直围岩压力的计算,实际上不能认为当地下结构埋置深度H2Hmax时地下结构上完全没有围岩压力作用。这是因为我们研究的是松散的围岩，而不是一个刚性的块体。对于下滑的松散体来说，虽然两侧的摩擦阻力在数值上已超过岩石柱的全部重量，但是远离摩擦面（特别是跨中）的岩块将因其自重而脱落。,深埋结构垂直围岩压力的计算,深埋结构是指当地下结构的埋深大到这样一种程度，以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量。,卸荷拱,压力拱,深埋结构垂直围岩压力的计算,当地下结构上方具有足够厚度的覆盖层时，由于卸荷拱起到将岩体中立转嫁给洞室两侧的作用，因而只有压力拱内的岩体重量作用在结构上。,卸荷拱,压力拱,压力拱高度：,其中，普氏系数：,深埋结构垂直围岩压力的计算,在地下结构设计中，常忽略压力拱曲线所造成的荷载集度的差别，垂直围岩压力取均布形式：,水平围岩压力只是对较松软（f k2）的岩层才考虑。,水平围岩压力的计算,任一深度z处的水平围岩压力集度为：,底部围岩压力：在某些松软岩层中构筑地下建筑物，由于在衬砌侧墙底部轴向压力作用下，或某些岩层，如黏性土层及石膏等遇水膨胀，都有可能使洞室底部产生隆起现象。这种由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力，叫做底部围岩压力。,底部围岩压力的计算,第3章 弹性地基梁理论,弹性地基梁：是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁。如铁路枕木，钢筋混凝土条形基础梁等。,弹性地基梁与普通梁的区别：,1、弹性地基梁-无限次超静定； 普通梁-有限次超静定：,2、弹性地基梁-要考虑地基变形； 普通梁-不要考虑地基变形：,弹性地基梁计算模型,1、温克尔地基模型（也称弹簧模型）,（2）表达式：,（1）假设：地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。,弹性地基梁计算模型,1、温克尔地基模型（也称弹簧模型）,（3）优缺点,优点：,1）参数少，便于应用； 2）计算地基梁是，可以考虑梁本身的实际弹性变形。,缺点：,1）没有考虑地基中的剪应力； 2）没有考虑地基连续性。,弹性地基梁计算模型,2、半无限体弹性地基模型,（1）基本假设：地基是均质、连续、弹性的半无限体。,弹性地基梁计算模型,2、半无限体弹性地基模型,（2）优缺