地下结构
建筑学术语
地下结构是按构造形式分为拱形结构、圆形和矩形管状结构、框架结构、薄壳结构、异形结构。地下结构所承受的荷载,按照作用特点及使用中可能出现的情况分为以下三类:即永久(主要)荷载、可变(附加)荷载和偶然(特殊)荷载。特点是永久、可变和偶然荷载
拱形结构
1、 曲墙拱结构—采用假定抗力图形法
该结构被简化为主动荷载(垂直荷载大于侧向荷载)及弹性抗力共同作用下,支承在弹性地基上的无铰高拱。拱两侧弹性抗力按二次抛物线分布,最大抗力点为h点,值为σh。为了便于计算,可将基本结构分解为在主动外荷载和单位抗力(被动荷载)作用下的两个基本图式,分别计算出相应的截面内力和位移值,接着用迭加原理求出衬砌截面的总内力。具体步骤如下:
(1) 求出在主动荷载作用下衬砌截面的内力。
(2) 求在单位被动荷载(单位抗力)作用下截面i所产生的内力。
(3) 求最大抗力σh值。
(4) 求衬砌截面的总内力
2、 直墙拱结构 该方法将拱圈和边墙分开计算,将拱圈处理为弹性固定在边墙上的无铰平拱,边墙处理为搁置在弹性地基上的直梁,在拱脚和墙顶连接处应满足力的平衡条件和变形连续条件。拱圈的弹性抗力的分布按“假定抗力图形法”计算最大抗力点发生在墙顶。其值为σh。拱脚处抗力为σd,当Φ=75-90°时可把σd当作抗力最大值。边墙底部视为弹性地基上的刚性梁,侧面按其换算长度来确定为长梁(≥2.75),短梁(1—2.75),刚性梁(小于1)。然后按初参数方程来计算墙顶截面位移及边墙各截面的内力。拱圈衬砌截面的内力计算方法及步骤与曲墙式衬砌相同。
圆形结构
1、当整体式圆管结构修建在松软的地层中,地层对结构的弹性抗力很小,故假定结构可自由变形。采用自由变形圆环法。
首先是荷载计算。包括环自重,竖向地层(单位宽)压力,地层水平力(单位宽),静水压,地基反力等。其次是内力计算,采用弹性中心法。由于结构及荷载对称,拱顶切口处剪力为零,根据力的平衡及变形协同条件采用力法方程,可得圆环中任意截面的内力。
3、 假定抗力法
4、 衬砌结构在竖向荷载作用下,产生向地层方向的变形,从而引起弹性力。先假定圆管结构弹性抗力分布,然后通过竖向均布地层力作用下,圆环自重作用下,内水压力作用下,外部静水压力作用下任意截面弯矩与轴力的计算公式。按查系数表法求得相应内力。
框架结构
框架结构是平面变形问题,沿纵向取单位宽度,按闭合框架计算其结构内力。首先确定顶板上荷载,底板上荷载及侧壁的荷载。然后采用力矩分配法,迭代法或位移法求框架内力。
二、地层结构法把地下结构与地层作为一个受力变形的整体,按照连续介质力学原理来计算地下结构以及周围地层的变形。不仅计算出衬砌结构的内力和变形,而且计算出周围地层的应力。充分体现了周围地层与地下结构的相互作用,但是由于周围地层以及地层与结构相互作用模拟的复杂性,地层结构法尚处于发展阶段。它包括如下内容:地层合理化模拟,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等。
总之,地下结构的设计受到各种复杂因素的影响,经验往往占据一定的位置。即使内力分析采用了比较严密的理论,其计算结果往往需要用经验类比加以判断和补充。我们在设计地下结构时只有同时进行多种设计方法的比较,才能做出较经济合理的设计。
参考资料
最新修订时间:2023-10-16 20:38
目录
概述
拱形结构
参考资料