地下結(jié)構(gòu)工程第五章-淺埋地下結(jié)構(gòu)

地下結(jié)構(gòu)工程第五章-淺埋地下結(jié)構(gòu)第一頁，共43頁。5淺埋的地下結(jié)構(gòu)

當(dāng)垂直土壓力和水平土壓力均隨著深度增加而增加時(shí)，則為淺埋式結(jié)構(gòu).淺埋的地下結(jié)構(gòu)包括附建式的地下室結(jié)構(gòu)（防空地下室）、隧道的引道結(jié)構(gòu)和一般的淺埋結(jié)構(gòu).本章著重討論矩形淺埋式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算原理.第二頁，共43頁。5.1.1防空地下室大量的住宅和公共建筑物在修建時(shí)，按照國家的規(guī)定，按比例修建的具有一定防護(hù)要求的建筑物地下室。承受上部地面建筑傳來的靜荷載,承受核爆炸沖擊波的動(dòng)力荷載;平戰(zhàn)結(jié)合；一般采用梁板結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)、箱形結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式。第三頁，共43頁。第四頁，共43頁。地道第五頁，共43頁。5.1.2引道結(jié)構(gòu)城市道路系統(tǒng)中立交地道、水底隧道的峒門與地面間的連接段，是一種縱向變高度的塹壕。（1）.墻型支擋結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛的是薄壁型擋墻，又可分為懸臂式和扶壁式擋墻。（2）.槽形支擋結(jié)構(gòu)第六頁，共43頁。第七頁，共43頁。(a)懸臂式擋墻（b）扶壁式擋墻圖5－1薄壁型擋墻第八頁，共43頁。其他：重力型、半重力型（塊石、素混凝土制成）、鋼筋混凝土薄壁擋墻、加筋土型支擋結(jié)構(gòu)、拉錨型支擋結(jié)構(gòu)、地下連續(xù)墻型支擋結(jié)構(gòu)。第九頁，共43頁。槽形支擋結(jié)構(gòu)（整體式引道結(jié)構(gòu)）靜定結(jié)構(gòu)，其形狀與船塢類似，其設(shè)計(jì)需要先進(jìn)行抗浮穩(wěn)定計(jì)算，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算。第十頁，共43頁。5.1.3一般淺埋結(jié)構(gòu)淺埋的地鐵車站、地鐵通道、地下工廠、地下醫(yī)院、指揮所等，應(yīng)用廣泛。一般采用明挖法施工。為直墻拱、矩形框架和梁板式結(jié)構(gòu)。第十一頁，共43頁。5.2一般淺埋結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式

5.2.1直墻拱半圓拱、割圓拱和拋物線拱第十二頁，共43頁。5.2.2矩形閉合框架(a)單跨(b)雙跨(c)隔墻開設(shè)孔洞第十三頁，共43頁。(d)梁柱體系(e)多層多跨地下廠房第十四頁，共43頁。5.2.3梁板式結(jié)構(gòu)第十五頁，共43頁。5.3矩形閉合框架的計(jì)算矩形閉合框架的結(jié)構(gòu)計(jì)算通常包括荷載、內(nèi)力及截面計(jì)算，必要時(shí)尚應(yīng)進(jìn)行抗浮計(jì)算。5.3.1荷載計(jì)算靜荷載:自重土壓力和地下水頭壓力；活荷載:施工活荷載、車輛設(shè)備等荷載；特定荷載:常規(guī)武器甚至核武器作用下的沖擊荷載。第十六頁，共43頁。頂板荷載：(1).上部覆土重力(2).水壓力：(3).頂板自重：(4).特載頂板總荷載為三者與特載之和：第十七頁，共43頁。底板荷載直線分布，底板上的荷載為結(jié)構(gòu)整體自重、頂板傳下的荷載與特載之和，即:第十八頁，共43頁。側(cè)墻荷載側(cè)墻上的荷載包括有水平向土壓力，水壓力和特載?！蹨p系數(shù)，依土體透水性而定；對(duì)于砂土對(duì)于粘土第十九頁，共43頁。圖5－5荷載示意圖第二十頁，共43頁。5.3.2內(nèi)力計(jì)算可將地基視作彈性半無限平面，作為彈性地基上的框架進(jìn)行分析。簡化，本節(jié)將彈性地基上的反力作為荷載作用在閉合框架底部，按照一般平面框架計(jì)算。第二十一頁，共43頁。1）計(jì)算簡圖視為平面應(yīng)變問題，

第二十二頁，共43頁。圖5－7計(jì)算簡圖及簡化框架的頂?shù)装搴穸榷急葍?nèi)隔墻大得多，中隔墻的剛度相對(duì)較小，將中隔墻一般視為只承受軸力的二力桿，第二十三頁，共43頁。圖5－8縱梁和柱計(jì)算簡圖第二十四頁，共43頁。本講要點(diǎn)了解淺埋結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；掌握矩形閉合框架的計(jì)算簡圖。第二十五頁，共43頁。2）截面選擇計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力時(shí)需要知道截面尺寸，這在設(shè)計(jì)前是不知道的。所以只有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假定各個(gè)截面的尺寸，進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，然后驗(yàn)算截面是否合適。若不合格，重復(fù)上述過程，直至所設(shè)截面合適為止第二十六頁，共43頁。3)計(jì)算方法采用位移法計(jì)算，當(dāng)不考慮線位移的影響時(shí)，則以力矩分配法為簡便。(1).當(dāng)豎向荷載不平衡時(shí)，可以在底板的結(jié)點(diǎn)上加設(shè)集中力.(2).線位移的確定，一般情況下，框架有幾孔就有幾個(gè)獨(dú)立的線位移。淺埋式結(jié)構(gòu)上特載的值遠(yuǎn)大于其他荷載，，而且，特載的值的計(jì)算是非常粗略的，因此并非非常精確。第二十七頁，共43頁。集中力的施加第二十八頁，共43頁。5.3.3截面計(jì)算以現(xiàn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為準(zhǔn)。特載與其他荷載組合：按照彎矩和軸力對(duì)構(gòu)件承載力進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，需要考慮動(dòng)力荷載作用下材料強(qiáng)度的提高；按剪力和扭力對(duì)構(gòu)件進(jìn)行承載力驗(yàn)算時(shí)，則不考慮材料強(qiáng)度的提高。第二十九頁，共43頁。設(shè)有支托的框架結(jié)構(gòu)地下矩形閉合框架結(jié)構(gòu)中的頂板、側(cè)墻和底板均按照偏壓構(gòu)件進(jìn)行截面驗(yàn)算。第三十頁，共43頁。5.3.4抗浮計(jì)算

為結(jié)構(gòu)自重、設(shè)備重量及上部覆土重之和，但對(duì)箱體施工完畢后工況，僅考慮結(jié)構(gòu)自重；為浮力。第三十一頁，共43頁。5.4構(gòu)造要求5.4.1配筋形式第三十二頁，共43頁。5.4.2混凝土保護(hù)層厚度保護(hù)層最小厚度常比地面結(jié)構(gòu)增加5-10mm。通?？砂凑铡盎炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范”（GB50010-2002）規(guī)定采用，其環(huán)境類別應(yīng)屬b類。第三十三頁，共43頁。5.4.3橫向受力鋼筋鋼筋直徑選取32mm以下，鋼筋的間距一般不大于200mm，不小于70mm，以方便施工。表5－1最小鋼筋配筋率(%)項(xiàng)次分類混凝土強(qiáng)度等級(jí)<C20C25-C40C50-C601軸心受壓構(gòu)件的全部受壓鋼筋0.40.40.42偏心受壓及偏心受拉構(gòu)件的受壓鋼筋0.20.20.23受彎構(gòu)件偏心受壓及偏心受拉構(gòu)件的受拉鋼筋0.10.150.2第三十四頁，共43頁。5.4.4縱向分布鋼筋.4縱向分布鋼筋在縱向截面，一般配置分布鋼筋，以減少混凝土的收縮、溫差和不均勻沉降的影響。縱向分布鋼筋的截面面積，一般不應(yīng)小于受力鋼筋截面積的10％，同時(shí)，縱向分布鋼筋的配筋率對(duì)頂?shù)装宀灰诵∮?.15%；側(cè)墻不宜小于0.20％。第三十五頁，共43頁。5.4.5箍筋一般可不配置箍筋項(xiàng)次板和墻厚（mm）1234150200250300200300350500第三十六頁，共43頁。5.4.6剛性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造增加斜托，斜托的斜度控制在1：3左右比較合適。轉(zhuǎn)角部分的鋼筋布置如圖。第三十七頁，共43頁。5.4.7變形縫的設(shè)置伸縮縫和沉降縫，變形縫的間距在30m左右。嵌縫式：結(jié)構(gòu)內(nèi)部槽中填以瀝青膠或由環(huán)氧樹脂和煤焦油合成的環(huán)煤涂料等，也可以在外部貼防水層。第三十八頁，共43頁。貼附式將厚度為6～8mm的橡膠平板用鋼板條及螺栓固定在結(jié)構(gòu)上即可。其優(yōu)點(diǎn)是橡膠平板年久老化后可以拆換，缺點(diǎn)是不易使橡膠平板和鋼板密貼。第三十九頁，共43頁。埋入式大型工程中普遍采用埋入式變形縫，在澆搗混凝土?xí)r，把橡膠或塑料止水