地下结构工程讲义四

地下结构工程第05章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.5.1.1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。地道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(a)悬臂式挡墙（b）扶壁式挡墙图5－1薄壁型挡墙其他：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。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。5.1.3一般浅浅埋结结构浅埋的的地铁铁车站站、地地铁通通道、、地下下工厂厂、地地下医医院、、指挥挥所等等，应应用广广泛。。一般采采用明挖法法施工。。为直墙拱拱、矩矩形框框架和和梁板板式结构。。5.2一般浅浅埋结结构结结构形形式5.2.1直墙拱拱半圆拱拱、割割圆拱拱和抛抛物线线拱5.2.2矩形闭闭合框框架(a)单跨(b)双跨(c)隔墙开开设孔孔洞(d)梁柱体体系(e)多层多多跨地地下厂厂房5.2.3梁板式式结构构5.3矩形闭闭合框框架的的计算算矩形闭闭合框框架的的结构构计算算通常常包括括荷载、、内力力及截截面计算，，必要要时尚尚应进进行抗浮计算。。5.3.1荷载计计算静荷载载:自重土土压力力和地地下水水头压压力；；活荷载载:施工活活荷载载、车车辆设设备等等荷载载；；特定荷荷载:常规武武器甚甚至核核武器器作用用下的的冲击击荷载载。顶板荷荷载：：(1).上部覆覆土重重力(2).水压力力：(3).顶板自自重：：(4).特载顶板总总荷载载为三三者与与特载载之和和：底板荷载直线分布，底板上上的荷载为结构整整体自重、顶板传传下的荷载与特载载之和，即:侧墙荷载侧墙上的荷载包括括有水平向土压力力，水压力和特载载。——折减系数，依土体体透水性而定；对对于砂土对于粘土图5－5荷载示意图5.3.2内力计算可将地基视作弹性性半无限平面，作作为弹性地基上的框架架进行分析。简化，本节将弹性性地基上的反力作作为荷载作用在闭闭合框架底部，按按照一般平面框架计算算。1）计算简图视为平面应变问题题，图5－7计算简图及简化框架的顶底板厚度度都比内隔墙大得得多，中隔墙的刚刚度相对较小，将将中隔墙一般视为为只承受轴力的二二力杆，图5－8纵梁和柱计算简图图本讲要点了解浅埋结构的结结构形式；掌握矩形闭合框架架的计算简图。2）截面选择计算超静定结构内内力时需要知道截截面尺寸，这在设设计前是不知道的的。所以只有根据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。若不合合格，重复上述过程，直至所所设截面合适为止止3)计算方法采用位移法计算，当不考虑线线位移的影响时，，则以力矩分配法法为简便。(1).当竖向荷载不平衡衡时，可以在底板板的结点上加设集中中力.(2).线位移的的确定，，一般情情况下，，框架有有几孔就就有几个个独立的线线位移。。浅埋式结结构上特特载的值值远大于于其他荷荷载，，，而且，，特载的的值的计计算是非非常粗略略的，因因此并非非常常精确。。集中力的的施加5.3.3截面计算算以现行钢筋筋混凝土土结构设设计规范范为准。特载与其其他荷载载组合：：按照弯矩和轴轴力对构件承承载力进进行验算算时，需需要考虑动力荷载载作用下下材料强度度的提高高；按剪力和扭扭力对构件进进行承载载力验算算时，则则不考虑材料强度度的提高高。设有支托托的框架架结构地下矩形形闭合框框架结构构中的顶顶板、侧侧墙和底底板均按照偏偏压构件件进行截面面验算。。5.3.4抗浮计算算为结构自自重、设设备重量量及上部部覆土重重之和，，但对箱箱体施工工完毕后后工况，，仅考虑虑结构自自重；为浮力。。5.4构造要求求5.4.1配筋形式式5.4.2混凝土保保护层厚厚度保护层最最小厚度度常比地地面结构构增加5-10mm。通常可可按照““混凝土土结构设设计规范范”（GB50010-2002）规定采采用，其其环境类类别应属属b类。5.4.3横向受力钢筋筋钢筋直径选取取32mm以下，钢筋的的间距一般不不大于200mm，不小于70mm，以方便施工工。表5－1最小钢筋配筋筋率(%)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0.10.150.25.4.4纵向分布钢筋筋.4纵向分布钢钢筋在纵向截面面，一般配配置分布钢钢筋，以减减少混凝土土的收缩、温差差和不均匀匀沉降的影响。纵向分布钢钢筋的截面面面积，一一般不应小于受受力钢筋截截面积的10％，同时，纵纵向分布钢钢筋的配筋筋率对顶底板不宜宜小于0.15%；侧墙不宜小于0.20％。5.4.5箍筋一般可不配置箍筋筋项次板和墙厚（mm）12341502002503002003003505005.4.6刚性节点构造增加斜托，斜托的的斜度控制在1：3左右比较合适。转转角部分的钢筋布布置如图。5.4.7变形缝的设置伸缩缝和沉降缝，，变形缝的间距距在30m左右。嵌缝式：结构内部部槽中填填以沥青胶胶或由环环氧树脂脂和煤焦焦油合成成的环煤煤涂料等等，也可可以在外部贴防防水层。贴附式将厚度为为6～8mm的橡胶平平板用钢钢板条及及螺栓固固定在结构上即即可。其优点是橡胶平平板年久久老化后后可以拆拆换，缺点是不易使使橡胶平平板和钢钢板密贴贴。埋入式大型工程程中普遍遍采用埋埋入式变变形缝，，在浇捣混混凝土时时，把橡胶或或塑料止止水带埋埋入结构构中，防防水效果果可靠，