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地下建筑结构习题

来源:用户分享 时间:2025/5/17 5:01:02 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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①岩体的本构模型:体现岩体的非线性、时间效应——弹塑性模型和粘弹性模型,可反映岩体的不可逆性、剪胀性、应变软化、各向异性等; 弹塑性模型的屈服准则有Drucker-Prager屈服准则、Mohr-Coulomb屈服准则、剑桥屈服准则、以及多种硬化准则。粘弹性模型有Maxwell模型、广义Kelvin模型等。

②土体的本构模型:体现土体特性——非线弹性模型、剑桥模型、固结模型、考虑剪胀性弹塑性模型、粘弹性模型等。

③地层中的渗流:渗流耦合模型。 ④土体中孔隙水压力的变化:固结模型。 ⑤节理、裂隙:节理单元模拟。

1、半衬砌结构:在坚硬岩层中,若侧壁无坍塌危险,仅顶部岩石可能有局部滑落时,可仅施作顶部衬砌,不作边墙,只喷一层不小于20mm厚的水泥砂浆护面,即半衬砌结构。 厚拱薄墙衬砌结构:在中硬岩层中,拱顶所受的力可通过拱脚大部分传给岩体,充分利用岩石的强度,使边墙所受的力大为减少,从而减少边墙的厚度,形成厚拱薄墙结构。 直墙拱形衬砌结构:在一般或较差岩层中的隧道结构,通常是拱顶与边墙浇在一起,形成一个整体结构,即直墙拱形衬砌结构,广泛应用的隧道结构形式。

曲墙衬砌结构:在很差的岩层中,岩体松散破碎且易于坍塌,衬砌结构一般由拱圈、曲线形侧墙和仰拱底板组成,形成曲墙衬砌结构。

复合衬砌结构:复合支护结构一般认为围岩具有自支承能力,支护的作用首先是加固和稳定围岩,使围岩的自承能力可充分发挥,从而可允许围岩发生一定的变形和由此减薄支护结构的厚度。

2、根据半衬砌结构的特点和受力特征,其内力计算的基本假定如下: (1)半衬砌结构的墙与拱脚基本上互不联系,故拱圈对薄墙影响很小;

(2)拱脚处的约束既非铰结,亦非完全刚性固定,而是介于两者之间的“弹性固定”,即只能产生转动和沿拱轴切线方向的位移,且岩层将随拱脚一起变形,并服从E.Winkler假设; (3)半衬砌结构在各种垂直荷载作用下,拱圈的绝大部分位于脱离区,因此,可不计弹性抗力的影响;

(4)半衬砌结构,实际上是一个空间结构,但由于其纵向较之其跨度方向大的多,受力特征符合平截面假设,计算时按平面应变问题处理。 3、直墙拱结构计算时基本假定:

(1)直墙拱结构是一个空间结构,但其纵向长度远大于其跨度,可按平面应变问题处理。 (2)拱圈与边墙整体连接,地层压力、结构自重等以梯形分布,拱圈抗力区假定为二次抛物线规律或不考虑(回填不密实时);

(3)边墙视为弹性地基梁,弹性抗力按局部变形理论确定;

(4)墙底与基岩间的摩擦力足够大,克服剪力作用,不产生水平位移,因此,边墙可视为绝对刚性的地基梁;

(5)实际工程中边墙与底板通常分别浇筑,计算中不予考虑。

4、连拱隧道:是洞体衬砌结构相连的一种特殊双洞结构形式,即连拱隧道的侧墙相连。 5、衬砌结构类型和尺寸,应根据使用要求、围岩级别、围岩地质条件和水文地质条件、隧道埋置位置、结构受力特点,并结合工程施工条件、环境条件,通过工程类比和结构计算综合分析确定。

6、洞周承载环形成的两种方法:

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1)通过锚杆支护所及的范围内形成了承载力较强的承载环;

2)施作衬砌结构,或施作由喷层(必要时同时设置锚杆和网筋)和衬砌结构共同组成的复合结构,使衬砌结构或复合结构成为洞周承载环。

连拱隧道优点和缺点:1)优点:双洞轴线间距很小,减小占地,便于洞外接线。 2)缺点:设计、施工复杂,工程造价高、工期长。

8、隧道内轮廓线是决定衬砌断面大小最基本的要素,要考虑如下因素: ①结构受力和行车界限;

②从经济上、美学上加以比较,以求得合理的断面形式;

③行车道宽、两侧路缘带宽、中隔墙宽、建筑界限高度因素; ④洞内排水、通风、照明、消防、营运管理等附属设施所需空间; ⑤围岩压力影响、施工方法等必要的富余量。

9、复合衬砌结构常由初期支护和二次支护组成,防水要求较高时须在初期支护和二次支护间增设防水层。

初期支护常为喷射混凝土支护,必要时增设锚杆加固围岩,成为锚喷支护。岩石条件较差时,可在喷层中增设网筋或型钢拱架,也可采用钢纤维喷射混凝土支护围岩。施工时常先施作薄层喷射混凝土封闭围岩,然后施作锚杆、挂网和分次逐步加厚喷层至设计厚度值。穿越石质条件极差的断层破碎带时,常需借助设置超前锚杆和注浆工艺预先加固地层。对于大断面地下洞室,埋深较大、岩石条件中等、成洞条件较差时还常施作预应力锚索改善围岩的受力变形状态,保持围岩稳定。

10、复合衬砌结构的二次支护的厚度和配筋量主要取决于洞形、净空尺寸、围岩地层的工程地质条件和施作支护的时机。岩质较好、跨度不大时常在围岩变形趋于稳定后施作,截面厚度和配筋量可按构造要求确定;岩质较差或岩质中等但跨度较大时,则常在围岩变形未稳定时施作,故需与初期支护共同承受形变压力的作用,截面厚度和配筋量需由计算确定。 11、连拱隧道的中墙和二次衬砌的连接形式主要可分为以下四种形式:

①上部支撑形式:将中墙作为双洞结构的共同部分,二次衬砌的拱脚支撑在中墙的上部,中墙设计得相对较厚;

②贴壁式支撑形式:将双洞按两个独立的洞来考虑,中墙相对独立于左右洞的结构,成为双洞间的充填结构。在中墙先行施工结束后,二次衬砌的施筑和单洞的方法相同; ③下部支撑形式:介于上部支撑和贴壁式支撑之间,二次衬砌的支撑点转移到中墙的基础上; ④混合式支撑形式:将中墙设计成非对称形式,是①和②形式的混合使用。

1、埋设在土层中的建筑物,按其埋置深浅可分为深埋式结构和浅埋式结构两大类。 2、浅埋式结构:是指其覆盖土层较薄,不能满足压力拱成拱条件[H土<(2~2.5)h1,h1为压力拱高]或软土地层中覆盖层厚度小于结构尺寸的地下结构。

3、浅埋式结构形式可分为以下三种:(1)直墙拱形结构;(2)矩形框架结构;(3)梁板式结构。

4、一般浅埋式结构,常采用明挖法施工,比较经济;但在地面环境条件要求苛刻的地段,也可采用管幕法、箱涵顶进法等暗挖法施工。

5、变形缝分为两种:一种是防止由于温度变化或混凝土收缩而引起结构破坏所设置的缝,称为伸缩缝;另一种是防止由于不同的结构类型(或结构相邻部分具有不同荷载)或不同地基承载力而引起结构不均匀沉陷所设置的缝,称为沉降缝。

6、浅埋式地下工程中,梁板式结构的应用也很普遍,在地下水位较低的地区或要求防护等

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级较低的工程中,顶、底板做成现浇钢筋混凝土梁板式结构,而围边墙和隔墙则为砖墙;在地下水位较高或防护等级要求较高的工程中,一般除内部隔墙外,均做成箱形闭合框架钢筋混凝土结构

1、附建式地下结构:是指根据一定的防护要求修建的附属于较坚固的建筑物的地下室,又称“防空地下室”或“附建式人防工事”。

2、结合基本建设修建防空地下室与修建单建式工事相比,有以下优越性: 1)节省建设用地和投资;

2)便于平战结合,人员和设备容易在战时迅速转入地下; 3)增强上层建筑的抗地震能力;

4)上部建筑对战时核爆炸冲击波、光辐射、早期核辐射以及炮(炸)弹有一定的防护作用;附建式防空地下室的造价比单建式防空地下室低;

5)结合基本建设同时施工、便于施工管理,同时也便于使用过程中的维护。 3、如遇到下列的情况,则更应优先考虑修建防空地下室: 1)低洼地带需要进行大量填土的建筑; 2)需要做深基础的建筑; 3)新建的高层建筑;

4)人口密集、空地缺少的平原地区建筑。 4、附建式地下室结构选形的主要依据: (1)上部地面建筑的类型; (2)战时防护能力的要求;

(3)工程地质与水文地质条件; (4)战时与平时使用的要求; (5)建筑材料的供应情况; (6)施工条件。

5、我国防空地下室所选用的结构形式主要有以下几种: (1)梁板结构 (2)板柱结构

(3)箱形结构

(4)其他结构,如钢筋混凝土壳体结构、单跨或跨结构、折板结构。

6、附建式地下结构必须恰当的处理战时防护要求与平时利用的矛盾,在不过多增加工程造价的情况下,尽量为平时利用创必要的条件。其主矛盾如下:

1) 平时要求在外墙上开设通风采光洞,战时又要限制开洞的面积,并且还要采取加强、密封等措施;

2)平时允许防空地下室顶板底面高出室外地面,战时又限制高出的高度,并且在临战前要进行覆土;

3)平时要求没有内墙的大房间,可采用板柱结构,战时承受较大荷载,对柱距加以限制; 4)平时内墙可不砌筑,而在临战前再行衬砌。

7、遇到以下几种情况时,一般采用箱形结构的防空地下室:

1)工事的防护等级较高,结构需要考虑某种常规武器直接命中引起的效应,土质条件差,在地面上部是高层建筑物(框架结构或剪力墙结构),需要设置箱形基础;

2)地下水位高,地下室处于饱和状态的土层中,结构要有较高的防水要求,根据平时使用

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的要求,需要密封的房间(如冷藏库);

3)采用诸如沉井法、地下连续墙法等特殊的施工方法等等。

1、 盾构法隧道的设计内容基本上可以分为三个阶段进行:

1)第一阶段为隧道的方案设计,以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横截面形状与尺寸等;

2)第二阶段为衬砌结构与构造设计,其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等;

3)第三阶段为管片内力的计算及断面设计。

2、盾构由盾壳、推进机构、取土机构、拼装或现浇衬砌机构以及盾尾等部分组成 3、盾构按开挖方式分类:

① 手掘式盾构,开挖和出土可用人工进行

② 半机械式盾构,大部分的开挖工作和出土由机械进行 ③ 机械式盾构,从开挖到出土均采用机械 4、盾构按开挖面的支护方式分类: ① 无固定支护式的盾构

② 固定机械支护式盾构

③ 工作面近旁带有气压室的盾构

④ 泥水加压式盾构 ⑤ 土压式盾构 5、盾构法的施工过程

①在隧道某段的一端建造竖井或基坑,以供盾构安装就位,盾构从竖井或基坑的墙壁开孔出发,在地层中沿着设计轴线,和向另一竖井或基坑的设计孔洞推进; ②盾构掘进相当于装配式衬砌的一环长度;

③千斤顶顶在已拼装好的管片上,使盾构前进 ; ④缩回千斤顶;

⑤用举重设备拼装管片衬砌,同时在开挖面进行开挖。

6、盾构隧道横截面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等形式,衬砌最常用的横截面形式为圆形与矩形。

7、挤压混凝土衬砌:即在盾尾刚浇捣而未硬化的混凝土处在高压作用下,作为盾尾推进的后座,盾尾在推进的过程中,不产生建筑空隙,空隙由注入的混凝土直接填充。 8、挤压混凝土衬砌施工方法的特点: (1)自动化程度高,施工速度快;

(2)整体式衬砌结构可以达到理想的受力、防水要求,建成的隧道有满意的使用效果; (3)采用钢纤维混凝土能提高薄形衬砌的抗裂性能;

(4)在渗透性较大的砂砾层中要达到防水要求尚有困难。

9、隧道衬砌结构的设计必须满足的两个基本要求:

1)满足施工阶段及使用阶段结构、刚度的要求,以及承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载;

2)能提供一个满足使用功能要求的环境条件,保证隧道内部的干燥和洁净。 10、对接缝防水材料的基本要求为:

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