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荷载一结构模型
日期:2017-4-27 15:15:24 作者:隧道安全监测 来源:本站原创
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    其计算方法认为,地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载(包括主动的地罢压力和由于围岩约束结构变形而形成的弹性反力),以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法称为荷载一结构法。其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力,围岩对支护结构变形的约束作用是通过弹性支承来体现的,而围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性支承的约束能力时间接地考虑。围岩的承载能力越高。它给予支护结构的压力越小,弹性支承约束支护结构变形的弹性反力越大,相对来说,支护结构所起的作用就变小了。

 

    荷载一结构模型是我国目前广泛采用的一种主要的地下结构计算模型。由于此模理概念清晰,计算简便,易于被工程师们所接受,故至今仍很通用,尤其是对模筑衬砌。

 

    荷载一结构模型虽然都是以承受岩体松动、崩塌而产生的竖向和侧向主动压力为主要特征,但在围岩与支护结构相互作用的处理上却有几种不同的做法:

 

1.主动荷载模型

    它不考虑围岩与支护结构的相互作用,因此,支护结构在主动荷载作用下可以自由变形,和地面结构的作用没有什么不同。这种模型主要适用于围岩与支护结构的“刚度比”较小的情况下,或是软弱地层对结构变形的约束能力较差时(或衬砌与地层问的空隙回填,灌浆不密实时),围岩没有“能力”去约束刚性衬砌的变形。

 

2.主动荷载加围岩弹性约束的模型

    它认为围岩不仅对支护结构施加主动荷载,而且由于围岩与支护结构的相互作用,还对支护结构施加被动的弹性反力。因为,在非均匀分布的主动荷载作用下,支护结构的一部分将发生向着围岩方向的变形,只要围岩具有一定的刚度,就必然会对支护结构产生反作用力来抵制它的变形,这种反作用力就称为弹性反力,属于被动性质。而支护结构的另一部分则背离围岩向着隧道内变形,当然,不会引起弹性反力,形成所谓“脱离区”。支护结构就是在主动荷载和围岩的被动弹性反力同时作用下进行工作的。

 

3.实地量测荷载模式

    这是当前正在发展的一种模式,它是主动荷载模型的亚型,以实地量测荷载代替主动荷载。实地量测的荷载值是围岩与支护结构相互作用的综合反映,它既包含围岩的主动压力,也含有弹性反力。在支护结构与围岩牢固接触时(如锚喷支护),不仅能量测到径向荷载,而且还能量测到切向荷载。切向荷载的存在可以减小荷载分布的不均匀程度,从而大大减小结构中的弯矩。结构与围岩松散接触时(如具有回填层的模注混凝土衬砌),就只有径向荷载。但应该指出,实地量测的荷载值除与围岩特性有关外,还取决于支护结构的刚度以及支护结构与围岩的黏结质量。因此,某一种实地量测的荷载,只能适用于与量测条件相同的情况。

 

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