同济大学地下建筑结构期末复习重点.docx

衬砌结构主要是起承重和围护作用。承重，即承受岩土体压力、结构自重以及其它荷载作用；围护，即防止岩土体风化、坍塌、防水、防潮等。土层地下建筑结构型式:（一）浅埋式结构：（二）附建式结构：（三）沉井结构（四）地下连续墙结构：（五）盾构结构（六）沉管结构：（七）桥梁基础结构（八）其它结构：还包括顶管结构和箱涵结构等地下建筑与地面建筑结构的区别:（1）计算理论、设计和施工方法（2）地下建筑结构所承受的荷载比地面结构复杂。（3）地下建筑结构埋置于地下，其周围的岩土体不仅作为荷载作用于地下建筑结构上，而且约束着结构的移动和变形。计算理论上最主要差别：在地下建筑结构设计中除了要计算因素多变的岩土体压力之外，还要考虑地下结构与周围岩土体的共同作用。岩石地下建筑结构形式:主要包括直墙拱形、圆形、曲墙拱形等。（一）、拱形结构1．贴壁式拱形结构（1）半衬砌结构（2）厚拱薄墙衬砌结构（3）直墙拱形衬砌（4）曲墙拱形衬砌结构2．离壁式拱形衬砌结构（二）喷锚结构（三）穹顶结构（四）连拱隧道结构（五）复合衬砌结构最常用的是拱形结构，具有以下优点：（一）地下结构的荷载比地面结构大，且主要承受垂直荷载。因此，拱形结构就受力性能而言比平顶结构好（二）拱形结构的内轮廓比较平滑，只要适当调整拱曲率，一般都能满足地下建筑的使用要求，并且建筑布置比圆形结构方便，净空浪费也比圆形结构少。（三）拱主要是承压结构。适用于采用抗拉性能较差，抗压性能较好的砖、石、混凝土等材料构筑。材料造价低，耐久性良好，易维护。普氏压力拱理论：洞室开挖后如不及时支护，洞顶岩土将不断垮落而形成一个拱形，又称塌落拱。其最初不稳定，若洞侧壁稳定，则拱高随塌落不断增高，如侧壁不稳定，则拱高和拱跨同时增大。当洞的埋深较大时塌落拱不会无限发展，最终将在围岩中形成一个自然平衡拱。荷载种类:按存在状态分为静荷载、动荷载和活荷载;按其作用特点:永久（主要）荷载、可变（附加）荷载和偶然（特殊）荷载.水土压力分算：砂性土和粉土.水土压力合算：粘性土围岩压力是指位于地下结构周围变形及破坏的岩层，作用在衬砌或支撑上的压力。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。影响围岩压力的因素: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护时间等相关。岩体稳定性的关键在于岩体结构面的类型和特征。确定围岩压力的方法:工程类比法,理论计算,现场实测围岩压力的计算方法:1、按松散体理论计算围岩压力1）垂直围岩压力①浅埋结构上的垂直围岩压力②深埋结构上的垂直围岩压力(普氏理论,抛物线状的天然拱) 2）水平围岩压力 3）底部围岩压力2、按弹塑性体理论计算围岩压力芬诺公式3、按围岩分级和经验公式确定围岩压力初始地应力一般包括自重应力场和构造应力场.自重地应力可由有限元法求得，构造地应力可由位移反分析方法确定.时间效应：Ⅳ级以下围岩一般呈现塑性和流变特性喷层将受到来自围岩的挤压力。这种挤压力由围岩变形引起，常称作“形变压力”释放荷载等效结点力的求法：一：根据结点力静力等效原则——单元应力法.二：洞周边界等效结点力法弹性抗力大小和作用范围的描述方法1）局部变形理论2）共同变形理论文克尔假定的局部变形理论:假定围岩在某点的弹性抗力和围岩在该点的变形成正比弹性地基梁，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。弹性地基梁与普通梁的区别：1弹性地基梁是无穷多次超静定结构。普通梁是静定的或有限次超静定的结构超静定次数是无限还是有限，这是它们的一个主要区别。2普通梁的支座通常看作刚性支座，弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形。地基的变形是考虑还是略去，这是它们的另一个主要区别。弹性地基梁的计算模型:1局部弹性地基模型(优点:可以考虑梁本身的实际弹性变形;缺点：没有反映地基的变形连续性，对于密实厚土层地基和整体岩石地基，将会引起较大的误差。)2. 半无限体弹性地基模型.优点:反映了地基的连续整体性缺点：其中的弹性假设没有反映土体的非弹性性质，均质假设没有反映土体的不均匀性，半无限体的假设没有反映地基的分层特点等弹性地基梁的分类:当弹性地基梁的换算长度1 2.75时，属于短梁;当换算长度 ≥ 2.75时，属于长梁若荷载作用点距梁两端的换算长度均不小于2.75时,称为无限长梁；仅距梁一端的换算长度不小于2.75时,称为半无限长梁;当换算长度 ≤ 1时，属于刚性梁。地下结构计算方法大致可分为两类：1）荷载——结构法；主要包括：地层的合理化模拟、结构模拟、施工过程模拟以及施工过程中结构与周围地层的相互作用、地层与结构相互作用的模拟。2）地层——结构法。地下结构可分为五大类：（1）拱形结构（2）圆形和矩形管状结构,分为整体式和装配式（3）框架结构（4）薄壳结构（5）异形结构中国隧道及地