地下结构的计算方法.ppt

,第三章地下结构的计算方法,1,,地下建筑结构设计方法的发展历程19世纪初形成计算理论压力线理论；,1概述,19世纪末期弹性理论；,之后考虑地层约束作用，出现假定抗力法、弹性地基梁法和角位移法；,2,20世纪初期，地层和结构视为受力整体，采用连续介质理论；20世纪70年代，反馈设计方法。,,,,国际隧道协会总结的模型,作用-反作用模型弹性地基圆环模型,实用设计法现场量测和实验室试验为主。,连续介质模型解析法，有限元法,经验设计法据以往设计经验,1概述,3,,,,国内的设计方法一般分以下4类,工程类比法（严格说并非计算方法）,地层结构法共同承载，变形协调,收敛限制法属地层结构法，弹塑-粘性理论,荷载结构法主动地层抗力被动地层抗力,1概述,4,,收敛线概念,据地层及洞室情况可有弹性、塑性、松动等三段。,限制线概念,支护时间和结构刚度的合理选择（图）,5,1概述,,2荷载结构法,首先按地层分类法或由公式确定地层压力，然后按弹性地基上结构物，采用结构力学方法计算内力，进行结构截面设计。,计算原理,关键是荷载的确定方法。,6,适用条件浅埋隧道或明洞衬砌,,3地层结构法,计算原理将地层与结构视为一整体来进行分析，满足变形协调前提下分别计算衬砌与地层的内力，据以验算地层的稳定性和进行结构截面设计。,,,,7,,3地层结构法,计算过程,计算初始地应力,,,,8,地层模拟单元建立，给出本构模型；,结构模拟；,施工模拟,地层与结构相互作用接触面单元，给出本构关系。,,解析法,仅对很简单的问题才可求出解析解，如均质半无限体中的单孔圆形隧道、双孔等直径圆形隧道，以及椭圆形、方形和直墙拱形洞室等问题。但仅对第一种问题得出了精确的解析计算式，对其他情况虽已用复变函数建立了计算式，但最终结果的计算仍需借助于数值逼近。考虑塑性时也仅对圆形洞室的部分课题才有解析解。,3地层结构法,9,,有限元法,适用性强（各种地层、洞室，非线性，施工过程等）；缺点本构关系难以准确给出。输入参数不正确，则给出错误结果。,3地层结构法,,10,,小结,有限元法理论上完善，但土的应力应变关系至今不成熟，关键问题在于土并非连续材料；,收敛限制法思想合理，但实用上尚待发展；,荷载结构法结合实测还是较实用的方法。,较可靠的方法综合采用结构计算、经验判断和实地量测相结合的“信息化设计”方法。,11,,本章主要内容,1地下结构设计方法的类型及基本原理。2重点掌握荷载-结构法、地层-结构法含义和计算过程。,