地下建筑结构课件习题.ppt

第一节概述第二节土层压力第三节单层单跨拱形结构内力计算第四节单跨双层和单层多跨连拱结构的构造和计算第五节设计中应注意的几个问题第四章地道式结构 一、结构选型二、结构的刚度与地层的弹性抗力三、等安全度问题四、地基基础问题五、水的影响第五节设计中应注意的几个问题up 一、结构选型直墙拱衬砌与曲墙拱衬砌的比较裂缝、底鼓、安全、内力分布选择受力性能好的没有尖角的闭合光滑曲线外线，即能减少洞室周边应力的集中现象，又能利用土层的自承能力，发挥拱效应的作用，以增强洞室土层的自稳能力，减少土层对衬砌的压力当侧压力系数较大和结构跨度较大时宜采用曲墙或半圆以及接近半圆的割圆拱矮墙式衬砌。在选择结构几何形状时，跨度比高度的影响大。第五节设计中应注意的几个问题back 二、结构的刚度与地层的弹性抗力提高土层与衬砌共同工作的能力，以最大限度地改善衬砌的受力条件。选择适合地层变形又受力良好的衬砌形状，确定衬砌断面各部位尺寸的合理比值来达到。衬砌的厚薄不仅取决于外部荷载，而且还要考虑衬砌的柔性，即考虑土层与衬砌的协调变形和共同工作。土层产生弹性抗力的前提是衬砌的变形挤向土层，而土层与衬砌全面的紧密接触也是产生抗力的必要条件。所以，施工时必须密实回填。第五节设计中应注意的几个问题back 三、等安全度问题工程的防护等级是根据整个工程中最薄弱的结构部位的等级而决定的。整个工程的配套，特别是工程的出入口头部、各种孔口的岔洞等结构部位，是薄弱环节。第五节设计中应注意的几个问题back 四、地基基础问题基础的宽度不宜过宽，过宽会招致较大的土层压力，过窄会产生较大的结构整体下沉，使拱圈上方产生空隙，不利于发挥地层与衬砌的共同工作。一般以设计不宽也不窄的基础为宜。深层地基的承载力，与物理力学指标、成因类型、年代、结构、成分和覆盖厚度关系密切，一般以比例界限除1.5的安全系数作为地基承载力。第五节设计中应注意的几个问题back 五、水的影响洞室开挖前，地层中的滞水或潜水处于与大气隔绝的封闭状态，“气不通水不渗流”开挖后，连通了大气，开挖面上的原始压强变成大气压强，破坏了水的静止状态而渗流。渗流量增加，不仅软化地层，改变地层的物理状态和物理力学性质，降低地层的强度和稳定性，而且会增加土层压力，甚至产生偏压，改变原设计的受荷状态，还会导致地层的不均匀下沉。地道式结构的质量事故还表明，地表水的浸入是一个重要原因。必须加强管理和维护，重视地面排水的设计。第五节设计中应注意的几个问题back 闭合框架的计算自学如何查表？ （1）闭合框架的计算建造在明挖施工的软土上，不考虑地层对边墙的约束作用，按自由变形体系计算第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算 （2）地基弹性半无限平面的假定地基是均匀的，各相同性的半无限体，用弹性理论的方法计算地基的沉降量，确定地基反力的大小。地基某点的沉降量与该点和其他点的压力有关。地基的性质用它的弹性模量和泊松比有关，而与受压面积和压力大小无关。第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算 （3）基本方程基本条件与坐标系。第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算 （3）基本方程①梁的挠度曲线微分方程第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算引入ξ=x/l （3）基本方程②平衡方程第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算引入ξ=x/l （3）基本方程③地基沉降方程第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算集中力分布力 （3）基本方程③地基沉降方程第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算右方左方K沉降量引入ξ=x/l （4）求解过程①将地基反力写成幂基数，取前11项第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算②地基反力满足平衡方程得到两个含系数的方程 （4）求解过程③变形协调第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算令幂次相等的系数相等得到九个含系数的方程所以十一个未知数有十一个方程可解出系数则地基反力可求。 （5）表格的使用为了使用方便，将不同荷载作用下的地基反力、剪力和弯矩以及基础梁的角变系数制成表格。第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算 （5）表格的使用使用时先计算梁的柔度指标。平面应力问题第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算平面应变问题 （6）框架结构的处理采用结构力学中的方法第四节按地基为弹性半无限平面的闭合框架计算⊿⊿⊿ 课堂习题：1.设结构尺寸为P63例1的0.5倍，深度不变；2.设：fk分别为0.8和2.0，试计算P63例1中压力拱的高度。3.设fk＝0.8，试求埋深5m和7m时的垂直和侧向土层压力。