1、主講：主講： 宋二祥宋二祥 第二章第二章 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法 第二章第二章 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法2-1 概述概述 2-1 概述概述 第二章第二章 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 一、淺埋情況一、淺埋情況全自重法全自重法 或或 土柱法土柱法 地面荷載）(hqThKea1)(2HhKeaBq由由 0Y確定確定 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 二、埋深大或較大的情況二、埋深大或較大的情況 dydpadyay222112-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 122 tan(45/2)aBmb其中其中tan1yyKpacdydp0y 時(shí)

2、時(shí) qpy（邊值問題）（邊值問題） tantanyNKpcc2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 當(dāng)當(dāng) ytan1Kcapy2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 )(tan)(tan1111)1 (tan)/(ayKayKyqeeKacap2T-G QdyecdyTy)tan(2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 其中其中 2yaaeKyc K對(duì)對(duì)H H 有極大值（有極大值（亦由此定其適亦由此定其適用范圍用范圍）2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 111tan(1 2tan )2yaaHcpHKKaa2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 如圖如圖 )2/45(1htgaa拱的形狀拱的形狀: : 02120PxyHM即即 202xH

3、Py 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 拱高拱高h(yuǎn)1：由最大安全儲(chǔ)備原則定：由最大安全儲(chǔ)備原則定 1max0hTTH1maxfpaT其中其中: : f 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 1h 安全儲(chǔ)備安全儲(chǔ)備（因該值大，則推力?。ㄒ蛟撝荡?，則推力?。?再用再用 0212110PahH2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 考慮平衡時(shí)僅取考慮平衡時(shí)僅取拱來分析。拱來分析。消去消去H H0 0有：有： 2121112hpahfpa由由 031212111hpahfpadhd有有 fah112max21pf2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 另一思路另一思路：直接令安全系數(shù)：直接令安全系數(shù)2 2來求來求h1: 21012paHhfp

4、aT1max令令 2/0maxHT有有 fah11h1求出后，頂板上壓力按相應(yīng)部位塌落土體厚求出后，頂板上壓力按相應(yīng)部位塌落土體厚度確定度確定 側(cè)壁土壓按主動(dòng)土壓計(jì)算，深度從塌落土體的側(cè)壁土壓按主動(dòng)土壓計(jì)算，深度從塌落土體的最高處計(jì)算最高處計(jì)算2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 三、有關(guān)試驗(yàn)三、有關(guān)試驗(yàn) The Total Displacement Field of the TrapdoorThe Principal Stress Field of the TrapdoorAA*The Py-Displ. Curve of the Trapdoor00.10.20.30.40.505001.00E+

5、031.50E+032.00E+03|U| mFy kN/mChart 1中心線上的水平應(yīng)力中心線上的水平應(yīng)力四、淺埋與深埋的界限四、淺埋與深埋的界限 習(xí)題：習(xí)題： 五、土的被動(dòng)抗力五、土的被動(dòng)抗力 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 hphphhpk2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 由上二式消去由上二式消去 h，可解出，可解出 hhppk1土軟時(shí)不考慮抗力，偏于安全土軟時(shí)不考慮抗力，偏于安全 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 六、埋管壓力分析六、埋管壓力分析 （參考（參考 “土力學(xué)土力學(xué)”教材教材 p233-238） HHe與泰沙基方法類似推導(dǎo)與泰沙基方法類似推導(dǎo)有有 )(t

6、an2)(tan2)1 (tan2)/2(BzKBzKzqeeKBcB此式與泰沙基公式實(shí)際上此式與泰沙基公式實(shí)際上相同相同 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 分析：分析：B B很大時(shí)很大時(shí) qHz（應(yīng)等于上埋管壓力）（應(yīng)等于上埋管壓力） 上埋管壓力計(jì)算：上埋管壓力計(jì)算： 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 存在一等沉面，等沉面以下似上推導(dǎo)（但滑動(dòng)面上存在一等沉面，等沉面以下似上推導(dǎo)（但滑動(dòng)面上剪應(yīng)力方向相反），等沉面以上土重視為荷載。剪應(yīng)力方向相反），等沉面以上土重視為荷載。由上述思路導(dǎo)出：由上述思路導(dǎo)出： )(tan2)(tan2)() 1(tan2)/2(DHKeDHKzeeeHHqeKDcD1ta

7、n2tan2)(tan2sdeDHKKDHKeesd 沉降比，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)一般地基上沉降比，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)一般地基上的剛性管取的剛性管取0.5-0.8 0.5-0.8 突出比突出比, , DH / 如下確定如下確定 eH2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 埋管側(cè)壓力計(jì)算：埋管側(cè)壓力計(jì)算： 對(duì)于圓管，因曲線管壁影響，上部側(cè)壓大于朗肯對(duì)于圓管，因曲線管壁影響，上部側(cè)壓大于朗肯土壓，下部小于朗肯土壓，故建議按均布計(jì)算。土壓，下部小于朗肯土壓，故建議按均布計(jì)算。 2-2 荷載結(jié)構(gòu)法荷載結(jié)構(gòu)法 問：前面所講泰沙基方法等適用于哪種情況？問：前面所講泰沙基方法等適用于哪種情況？第二章第二章 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法地下

8、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法2-3 地層結(jié)構(gòu)法地層結(jié)構(gòu)法 僅對(duì)很簡單的問題才可求出解析解，如僅對(duì)很簡單的問題才可求出解析解，如均質(zhì)半無限體中的單孔圓形隧道均質(zhì)半無限體中的單孔圓形隧道、雙孔等直徑雙孔等直徑圓形隧道圓形隧道，以及，以及橢圓形、方形和直墻拱形洞室橢圓形、方形和直墻拱形洞室等等問題。但僅對(duì)第一種問題得出了精確的解析問題。但僅對(duì)第一種問題得出了精確的解析計(jì)算式，對(duì)其他情況雖已用復(fù)變函數(shù)建立了計(jì)計(jì)算式，對(duì)其他情況雖已用復(fù)變函數(shù)建立了計(jì)算式，但最終結(jié)果的計(jì)算仍需借助于數(shù)值逼近。算式，但最終結(jié)果的計(jì)算仍需借助于數(shù)值逼近?？紤]塑性時(shí)也僅對(duì)圓形洞室的部分課題才有解考慮塑性時(shí)也僅對(duì)圓形洞室的部分課題才有解析解。析解。 2-3 地層結(jié)構(gòu)法地層結(jié)構(gòu)法 主要是有限元法。優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)（各種主要是有限元法。優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)（各種地層、洞室，非線性，施工過程等）；缺點(diǎn)：關(guān)地層、洞室，非線性，施工過程等）；缺點(diǎn)：關(guān)系難以準(zhǔn)確給出。注意：地勘報(bào)告中給出的模量系難以準(zhǔn)確給出。注意：地勘報(bào)告中給出的模量由于土的取樣擾動(dòng)，一般偏小。按彈性計(jì)算，則由于土的取樣擾動(dòng)，一般偏小。按彈性計(jì)算，則應(yīng)在模量中考慮實(shí)際存在的塑性，即用割線模量。應(yīng)在模量中考慮實(shí)際存在的塑性，即用割線模量。 2-3 地層結(jié)