福州大学地下建筑结构试卷.doc

. 福州大学 2013～2014学年第2学期考试A卷 课程名称地下建筑构造 考试日期 考生姓名 学号 专业或类型土木匠程 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 累分人 题分 40 60 / / / 100 署名 得分 考生注意事项：1、本试卷共6页，请查察试卷中能否出缺页。 、单数码页均应填写姓名、专业等信息。 3、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和底稿纸带出考场。 得分评卷人 一、问答题（共5题，每题8分） 1、计算侧向土压力的理论有哪两种。列出其基本公式，它们在计算假设上有什么差别。 郎肯理论假设:挡土墙背垂直圆滑；填土表面水平；墙体为刚性体。 其主动土压力为azKa2cKa，此中Katan2(45)。其被动土压力为 2 pzKp2cKp，此中Kptan2(45)。 2 库仑理论假设：理想的散粒体；墙背粗拙；滑动损坏面为平面；楔体整体滑动且处于极限均衡状态。 其主动土压力为 其被动土压力为  a zKa z cos2( ) 2。 cos2 cos( )1 sin( )sin( ) cos( )cos( ) p zKp z cos2 ( ) 。 cos2 cos( )[1 sin( ) sin( )]2 cos( ) cos( ) 2、简述地下建筑构造设计中的两大类计算模型。 荷载构造模型以为地层对构造的作用不过产生作用在地下建筑构造上的荷载（包含主动地层压力和被动地层抗力），衬砌在荷载的作用下产生内力和变形，与其相应的计 资料 . 算方法称为荷载构造法。 地层构造模型把地下构造与地层作为一个受力变形的整体，依据连续介质力学原理来计算地下建筑构造以及四周地层的变形；不单计算出衬砌构造的内力及变形，并且计算四周地层的应力，充分表现四周地层与地下建筑构造的互相作用。 3、列出弹性力学（平面应力问题）的三大方程与界限条件。简述应力解法（以应力为 基本未知量）求解这些偏微分方程组的基本过程。 x xy Fx 0 x y 均衡微分方程 ， xy y Fy 0 x y u 1 ( x x x x E v 1 ( 几何方程 y ，本构方程 y y y E v u xy 1 xy xy y G x u u l 位移界限条件在Su上：v v，应力界限条件在 S上：l  ) )， x mxy px 。 xy my py 在体力为常数时，经过求导、叠加、代入等方法将三大方程改写为： 2(x y)0。 4 2 2 引入含待定系数的埃雷函数 使之知足 0，则各应力重量可写成：x ， y ， y2 x2 2 xy  。使这些应力重量知足应力界限条件可求出待定系数，最后完整确立整个求解域内的 xy 应力，从而确立整个求解域内的应变与位移。 4、对惯例错缝拼装的圆形盾构法地道的衬砌构造，依据荷载构造法计算其内力时，其 基本作用荷载有哪几种，其构造简化形式有哪几种？ n 自重：gh；竖向土压（浅埋）：qihi； i1 资料 . B0( c/B0) exp h q超exp h ； 竖向土压（深埋）：q tan 1 tan tan B0 B0 拱背土压： 2 2； G0.43RH；地面超载：一般取 20kN/m 侧向主动土压（平均）：p1 qtg2(45 ) 2ctg(45 2 )； 2 侧向主动土压（三角形）：p22RH tg2(45 )； 2 水压：按静水压考虑；拱底反力： pR q g 0.2146RH 2 RH w； 地层侧向弹性抗力：pkk y； 构造可简化为：修正均质圆环模型；多铰圆环模型；梁 -弹簧模型； 5、从管节自己、管节间变形缝、管段间接头三方面，简述沉管地道的防水举措（或防 水设计）。 管节自己初期采纳钢壳防水，现多采纳沥青类卷材或合成橡胶类卷材防水，有时也 采纳涂料防水。 管节间变形缝处设置一道止水缝带，以保证变形前后均能防水。此刻常用的橡胶止 水带与钢边橡胶止水带。 管段间接头常用的防水接头有GINA止水带、OMEAG，并采纳水力压接法进行水下连 接，以保证管段间防水。 得分评卷人 二、计算题（共4题） 1、（10分）矩形断面的水平巷道，断面高度h=4.0m，宽度2a=3.0m，埋置深度H=10m。 试计算作用在巷道顶面与侧面的土压力，假设单调地层，容重=20kN/m3，粘聚力 c=0.5MPa，内摩擦角=40°，单轴抗压强度c=2.14MPa。 解：按普氏松懈体理论计算 深埋构造的垂直压力 资料 . a1 ah*tan(45 )1.5 4*tan25 3.365m 2 0.5 fk tan c/ctan45 H 1.072 2.14 构造顶面的垂直围岩压力集度 q a1 20*3.365 62.8kN/m h fk 1.072 构造侧面的水平围岩压力集度 2 2a 2、（15分）两头固定的弹性地基梁，长 2 l=4m，宽