地下建筑结构荷载-第 二讲【企业广告传媒】

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1、地下建筑结构地下建筑结构荷载陆浩亮教授13661802918，haolianglu@126.com，岩土楼327室同济大学土木工程学院地下建筑与工程系隧道及地下工程研究所本讲内容荷载种类和组合土层地下结构的荷载确定岩石地下结构的荷载确定弹性抗力其他荷载12345结构工程师面临的任务：解决安全─经济的矛盾也即搞清楚：荷载效应－－结构抗力地下建筑结构设计一般采用的四种设计模型：(一)荷载结构模型这一方法与设计地面结构类同，衬砌为结构，地层压力作为（已知）荷载，可考虑周围地层介质对结构变形的约束作用(二)地层结构模型是将衬砌和地层视为整体，在满足变形协调条件的前提下分别计算

2、衬砌与地层的内力。(三)经验类比模型完全依靠（类似的）经验设计地下结构。(四)收敛限制模型收敛限制模型的计算理论也是地层结构法，（新奥法）根据现场监测数据调整设计方案本节讨论荷载的前提－－针对荷载结构法一、荷载种类（1）永久（主要）荷载静荷载主要包括：结构自重；回填土层重量；围岩压力；弹性抗力；静水压力（含浮力）；预加应力及设备自重等。还包括：混凝土收缩和徐变影响力，弹性抗力是地下结构所特有的一种被动荷载。（2）可变（附加）荷载活荷载又分为基本可变荷载：（长期、经常作用）如吊车荷载、设备重量、地下储油库的油压力、车辆、人员等荷重人群荷载等。其它可变荷载：如温度变化、落

3、石荷载、施工荷载（施工机具，盾构千斤顶推力，注浆压力）等。（3）偶然（特殊）荷载如地震力，内部爆炸战时发生的武器爆炸冲击动荷载。1.荷载种类和组合荷载组合按存在状态可分为：静荷载、动荷载和活荷载等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）荷载组合：是指将可能同时出现在地下结构上的荷载进行编组，取其最不利组合作为设计荷载，以最危险截面中最大内力

4、值作为设计依据。我国公路和铁路隧道设计规范中给出的永久、可变及偶然荷载（在铁路隧道设计规范中采用概率极限状态设计法时称为作用）参见表3-1和表3-2。表3-1公路隧道设计规范（JTJ026-90）给出的隧道荷载编号荷载分类荷载名称1永久荷载（恒载）围岩压力2结构自重力3填土压力4混凝土收缩和徐变影响力5可变荷载基本可变荷载公路车辆荷载、人群荷载6立交公路车辆荷载及其所产生的、土压力7立交铁路列车活载及其所产生的、土压力8其它可变荷载立交渡槽流水压力9温度变化的影响力10冻胀力11偶然荷载落石冲击力12地震力13施工荷载注：[1]设计隧道结构时，按其可能出现的最不利情况

5、组合。表3-2铁隧道设计规范（TB10003-2001,J117-2001）给出的隧道作用（荷载）分类编号荷载分类荷载名称荷载分类1永久作用结构自重恒载主要荷载2结构附加恒载3围岩压力4土压力5混凝土收缩和徐变的影响6可变作用列车活载活载7活载所产生的土压力8公路车辆荷载9冲击力10渡槽水流压力（设计渡槽明洞时）11制动力附加荷载12温度变化的影响13灌浆压力14冻胀力15施工荷载（施工阶段的某些外力）16偶然作用落石冲击力附加荷载17地震力特殊荷载二、土层地下结构的荷载确定（一）、土体压力的计算方法土压力是土与挡土结构之间相互作用的结果，它与结构的变位有着密切关系。

6、以挡土墙为例，作用在挡土墙墙背上的土压力可以分为静止土压力、主动土压力（往往简称土压力）和被动土压力（往往简称土抗力）三种，其中主动土压力值最小，被动土压力值最大，而静止土压力值介于两者之间。（二）经典土压力理论竖向土压力采用“土柱理论”计算。即为结构顶盖上整个土柱的全部重量。（后讨论）侧向土压力经典理论主要是库伦（Coulomb）理论和朗肯（Rankine）理论。静止土压力计算一般采用弹性理论，它也可以称为经典理论。尽管上述经典土压力理论存在许多不足之处，但是在工程界仍然得到广泛应用。1、静止土压力的计算结构不发生变形和任何位移（移动或转动）时，背后填土处于弹性平衡

7、状态。可根据半无限弹性体的应力状态求解。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: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粘性土库伦主动土压力公式：等效内摩擦角的方法，提高内摩擦角值，考虑粘