地下建筑结构 作业答案
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1简述围岩压力的两种计算方法?两者有何区别?
答:①按松散体理论计算围岩压力
当地下结构上覆岩层较薄时。通常认为覆盖层全部岩体重量作用于地下结构。这时地下结构所受的围岩压力就是覆盖层岩石柱的重量。深埋结构是指地下结构的埋深大到这样一种程度,以致两侧摩擦阻力远远超过了滑移柱的重量,深埋结构的围岩压力是研究地下洞室上方一个局部范围内的压力现象部分岩体的稳定性,这部分岩体称为岩石拱,只有以下岩体重量对结构产生压力,称此为压力拱,为二次抛物曲线。水平围岩压力只对较松软的岩层才考虑。由于围岩隆起而对衬砌底板产生的作用力叫底部围岩压力
②按弹塑性体理论计算围岩压力
2简述弹性抗力的基本概念。其值大小与那些因素有关系?
答:地下建筑结构除承受主动荷载作用外(如围岩压力、结构自重等),还承受一种被动荷载,即地层的弹性抗力。岩土体将制止结构的变形,从而产生了对结构的反作用力,对这个反作用力习惯上称弹性抗力。弹性抗力大小和分布规律不仅决定于结构的变形,还与地层的物理力学性质有着密切的关系。
3简述弹性地基梁两种计算模型及其区别?
答:
(1)局部弹性地基模型
地基表面任一点的沉降与该点单位面积上所受的压力成正比。即y=p/k
这个假设实际上是把地基模拟为刚性支座上一系列独立的弹簧。当地基表面上某一点受压力p时,由于弹簧是彼此独立的,故只在该点局部产生沉陷y,而在其他地方不产生任何沉陷。
(2)半无限体弹性地基模型
把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体(半无限体是指占据整个空间下半部的物体,即上表面是一个平面,并向四周和向下方无限延伸的物体)。
4简述弹性地基梁与普通梁的区别?
答:
(1)普通梁只在有限个支座处与基础相连,梁所受的支座反力是有限个未知力,因此,普通梁足静定的或有限次超静定的结构。
(2)普通梁的支座通常看作刚性支座,即略去地基的变形,只考虑梁的变形;弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形。
5何为长梁、短梁、刚性梁,有何区别?
答:
短梁:当弹性地基梁的换算长度1<λ<2.75时,属于短梁,它是弹性地基梁的一般情况。
长梁:长梁可分为无限长梁、半无限长梁。当换算长度λ≥2.75时,属于长梁,若荷载作用点距梁两端的换算长度均不小于2.75时,可忽略该荷载对梁端的影响,这类梁称为无限长梁,若荷载作用点仅距梁一端的换算长度不小于2.75时可忽略该荷载对这一端的影响,而对另一端的影响不能忽略,这类梁称为半无限长梁,无限长梁可化为两上半无限长梁。
刚性梁:当换算长度入≤1时,属于刚性梁,可认为梁是绝对刚性的。划分标准主要依据梁的实际长度与梁和地基的相对刚度之乘积。
6浅埋式结构考虑不考虑弹性地基影响有何区别?
答:
浅埋式结构考虑弹性地基影响与一般平面框架的区别:
底板承受未知的地基弹性反力而使内力分析变为复杂。弹性地基上平面框架的内力计算时将底板按照弹性地基梁来考虑,可采用结构力学中的力法。
7浅埋式结构节点设计弯矩与计算弯矩有何区别?如何计算节点的设计弯矩?
答:
根据计算简图求解超静定结构时,直接求得的是节点处的内力(即构件轴线相交处的内力),然后利用平衡条件可以求得各杆任意截面处的内力。节点弯矩(计算弯矩)虽然比附近截面的弯矩为大,但其对应的截面高度是侧墙的高度,所以,实际不利的截面(弯矩大而截面高度又小)则是侧墙边缘处的截面,对应这个截面的弯矩称为设计弯矩。
根据隔离体平衡条件,可以按下面的公式计算设计弯矩:
式中M i——设计弯矩;
M p——计算弯矩;
Q p——计算剪力;
b——支座宽度;
q——作用于杆件上的均布荷载。
8盾构法隧道水土荷载如何计算?试分析地层抗力对隧道结构内力的影响。
答:
①土压+水土分算
②顶部水平载荷
③底部水平载荷
④底部垂直荷载
⑤底部反力载荷
⑥变形量与地层抗力
在围岩和支护的相互作用下,围岩不仅提供主动荷载,而且还对支护结构施加被动反力。因为在非均匀分布主动荷载作用下,支护结构一部分将发生向着围岩方向的变形。当围岩的刚度达到一定时,围岩就会对衬砌结构产生抗力来限制其变形。在一定范围内,这种抗力可称为弹性抗力。
9盾构法隧道衬砌结构的防水、抗渗都可以采取哪些措施?
答:
防水:使用防水混凝土。
防水混凝土是一种具有高的抗渗性能,并达到防水要求的一种混凝土。
抗渗:使用抗渗混凝土。
抗渗混凝土是指抗渗等级等于或大于P6级的混凝土。
防水和抗渗有着很大的相似处,只是由于设计要求的建筑物抗渗性的不同或建筑物不可
以使用其它附加防水材料而使用不同的砼。对抗渗有明确要求就用抗渗砼。使用防水砼主要是因为如果使用其它防水材料(卷材或涂料)不能满足结构的其它要求。
10基坑维护结构方案选择需要考虑那些条件的影响和制约?
答:
①荷载的不确定性。
②土性、材料的不确定性。
③计算模型的不确定性。
④气候、地震、爆炸等偶然作用。
⑤人为造成的不确定性。
⑥工程地质与水文环境。
⑦周边地下管线及地下障碍物地铁等。
11基坑维护结构设计包含那些内容?试分别阐述其在基坑设计中的用途和重要性。
答:
①环境调查/地质分析/基坑安全等级的确定。——分析环境条件、初定安全等级
②围护结构选型(挡土结构/止水帷幕/支撑体系)。——确定初步方案
③围护结构设计计算(围护结构内力变形及稳定性验算)。——方案深化设计
④围护结构构件截面/接点设计计算。——方案深化设计
⑤井点降水/土方开挖/环境监测与保护设计。——环境安全性评估
⑥图纸:设计说明,总平面图设计、平剖面设计,截面设计,节点设计,井点降水、土
方开挖方案的设计以及监测要求等。——施工图设计