地下建筑结构ppt课件.ppt

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1、2地下建筑结构的荷载2.1荷载的分类和组合●荷载的分类地下结构所承受的荷载，按其作用特点及其使用中可能出现的情况分为以下三类，即主要荷载，附加荷载和特殊荷载。2.1荷载的分类和组合(一)主要荷载长期及经常作用的荷载。主要包括：结构自重、回填土层重量、围岩压力、弹性抗力、地下水静水压力和使用荷载。围岩压力是衬砌承受的主要静荷载弹性抗力是地下结构所特有的一种被动荷载。使用荷载是在使用过程中，作用在衬砌上的荷载，如吊车荷载、设备至量、地下幢油库的油压力、车辆、人员等荷重。2.1荷载的分类和组合(二)附加荷载非经常作用的荷载。这类荷载包括灌浆压力、落石荷载、由温度变化或因混凝土收缩所

2、产生的温差应力与收缩应力和施工荷载。如盾构法施工时千斤顶的作用力，装配式衬砌在施工过程中吊装机械的作用力等部属于施工荷载。施工荷载要根据实际情况确定。2.1荷载的分类和组合(三)特殊荷载是指偶然可能发生的荷载，如地震力或战时发生的武器动荷载等。2.1荷载的分类和组合●荷载的组合对于一个特定的地下建筑结构，上述几种荷载不一定都存在，也不可能同时作用在某段衬砌上。设计中应根据实际可能出现的情况进行荷载组合。所谓荷载组合，即是将有可能同时作用在衬砌上的荷载进行编组，并取其最不利者作为设计荷载，求得最危险截面中所产生的最大内力值，作为选择截面时的依据。2.1荷载的分类和组合设计中需要

3、考虑那几种组合，这要根据各种荷裁可能出现的情况及其影响程度，以及所设计的地下结构的防护等级要求来定。一般来说，主洞室仅考虑主要荷载，包括围岩压力、回填层重量、衬砌自重以及使用荷载等。有防护要求的口部，其荷裁按有关规定考虑。与地震荷载组合时，可参照有关抗震设计的具体规定。2.2结构自重计算结构的静荷载时，结构自重必须计算在内。等直杆件，如墙、梁、板、柱的自重，计算简单不予介绍。下面着重介绍衬砌拱圈自重的计算方法。2.2结构自重2.2结构自重一、简化为垂直均布荷载当拱圈为等截面或虽为变截面，但截面变化不大，以及拱圈自重所占比例较小时，一般将拱圈自重简化为垂直均布荷载，如图4—1所

4、示，其值为：（4-1）（4-2）或2.2结构自重二、简化为垂直均布荷载和三角形荷载（4-3）（4-4）或简化为2.2结构自重三拱圈分成足够数量的小块将衬砌沿轴线分成足够数量的小块，并用折线连接，求每块的自重，然后用近似积分法求出拱圈内力。此种方法可用于结构自重在总荷载中所占比例较大，且精度要求较高的情况下。但此法计算时较为繁冗。2.2结构自重上述三种方法都是近似的计算方法，精确计算衬砌的自重比较复杂，且实际上必要性不大，一般多采用第一种方法（简化为垂直均布荷载）计算。2.3围岩压力2.3.1围岩压力及其影响因素(一)围岩压力的概念洞室开挖之前，地层中的岩体处于复杂的原始应力平

5、衡状态。洞室开挖之后，围岩中的原始应力的平衡状态遇到破坏，应力重新分布，从而使围岩产地变形。如当变形发展到岩体极限变形时，岩体就产生破坏。如在围岩发生变形时及时进行支撑或衬砌，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌就要产生压力，即围岩压力(即所谓地压)。所以，围岩压力就是指位于地下结构周围变了形或破坏了的岩层，作用在衬砌或支撑上的压力。它是作用在地下结构上的主要荷载。围岩压力可分为围岩垂直压力，围岩水平压力及围岩底部压力。对一般水平洞室，围岩垂直压力是主要的，也是围岩压力中研究的主要内容。在坚硬岩层中，围岩水平压力较小，可忽略不计，但在松软岩层中应考虑围岩水平压力的作用

6、。围岩底部压力是自下向上作用在衬砌结构底板上的压力，它产生的主要原因是某些地层遇水后膨胀，如石膏、页岩等，或是由于边墙底部压力使底部地层向洞室里面突起所致。2.3.1围岩压力及其影响因素围岩压力既然是由于围岩的变形或破坏造成的，其大小与分布一定与导致围岩变形或破坏的很多因素有关。要确切地确定围岩压力，目前还是一个比较复杂而困难的问题，同时，也是一个急待解决的课题。2.3.1围岩压力及其影响因素(二)影响围岩压力的因素2.3.1围岩压力及其影响因素影响围岩压力的因素很多，主要与岩体的结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸与形状、支护的类型和刚度、施工方法、洞室的埋置深度和支

7、护时间等因素有关。1．岩体的结构岩体一般受各种成因的结构面(如断层、节理、层理等)所切割，成为非均质不连续的岩体结构。一般把这种被结构面所切割成的分块岩体称为结构体。已有的实践和研究表明，大部分围岩的破坏主要是沿结构面的剪切滑移、拉开以及由于围岩的积累变形过度而引起围岩松动、破裂乃至坍塌。所以，愈来愈多的人认识到围岩稳定性的关键就在于岩体结构面的类型及特征。而岩体的稳定性受各种结构面的类型和特征所控制。2.3.1围岩压力及其影响因素如火成岩系整体状结构，未曾或只经过轻微的区域构造变动，无断层及不良软弱结