地下建筑结构复习题

一、简述题

1围岩压力是什么？分为哪几类？举例说明与哪些因素有关？

在围岩发生变形时及时进行衬砌或围护，阻止围岩继续变形，防止围岩塌落，则围岩对衬砌结构就要产生压力，即所谓的围岩压力。

围岩压力分为围岩垂直压力、围岩水平压力和围岩底部压力

岩石的强度、岩体的结构（如结合岩体结构分析围岩压力，则可认为火成岩系整体状结构，未曾或只经过轻微的区域构造变动，在没有断层和不良软弱结构面的不利组合时，这种岩体的完整性好、强度高，设计计算时可不考虑围岩压力。而碎块状岩体结构，因其完整性差，围岩压力较大。）地下水（主要表现为削弱岩体的强度，加速围岩的风化，从而导致围岩压力增大。）洞室尺寸与形状（尺寸较小的圆形和椭圆洞室产生的围岩压力较小，而尺寸较大的矩形和梯形洞室产生的围岩压力则较大，因为后者易在顶部围岩中出现较大的拉应力，并在两边转角处出现明显的应力集中。）施工方法、支护时间、支护的类型和刚度及洞室建成后的使用年限有关

2对于深埋结构的垂直围岩压力计算，简述普氏理论和太沙基理论的原理。普氏理论（将真正的岩体代之以某种具有一定特性的特殊松散体，以便采用与理想松散体完全相同的计算方法。）太沙基（也将岩体视为散粒体。他认为坑道开挖后，其上方的岩体将因坑道变形而下沉，产生如图所示的错动面OAB ，假定作用在任何水平面上的竖向压力是均布的。）

3 按衬砌与地层相互作用考虑方式的不同，地下结构计算方法可大致区分为哪两类，简述其含义。

荷载结构法（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（包括主动的地层压力和被动的地层抗力)，以计算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法。弹性连续框架(含拱形)法、假定抗力法和弹性地基梁(含曲梁和圆环)法等可归于荷载结构法）

地层结构法（认为衬砌与地层一起构成受力变形的整体，并可按连续介质力学原理来计算衬砌和周边地层内力的计算方法 常见的关于圆形衬砌的弹性解、粘弹性解和弹塑性解等都归属于地层结构法）

4 简述浅埋式矩形框架结构的计算原理。

结构计算通常包括三方面的内容，即:荷载计算:顶板上荷载计算：作用于顶板上的荷载，包括有顶板以上的覆士压力、水压力、顶板自重、路面荷载以及特载。 底板上荷载计算：地基反力为直线分布。作用于底板上的荷载可按下式计算 t

q L p q q 底顶底＝++∑， 侧墙上荷载计算 侧墙

上所受的荷载有土层的侧向土压力、水压力及特载。

内力计算 ： 计算简图、截面选择、计算方法 （闭合框架一般可采用位移法计算，当不考虑线位移的影响时，则以力矩分配法为简便。在多层多跨的复杂情形可借助于计算机计算。）设计弯矩、剪力及轴力的计算

截面设计，地下矩形闭合框架结构的构件(顶板、侧墙、底板)均按偏心受压构件进行截面验算 抗浮验算

5 浅埋式结构节点设计弯矩和计算弯矩有何区别？如何计算节点的设计弯矩。用位移注或力矩分配法解超静定结构时，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。

2222⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯-=b q b Q M M p p i M —— 设计弯矩 Mp —— 计算弯矩

Qp —— 计算剪力

b —— 支座宽度

q —— 支座作用于杆件上的均布荷载

6 盾构法隧道衬砌内力计算中，为了考虑管片接头的影响，国际隧协推荐哪两种估算方法，简述其原理。

1η—ξ法 首先将衬砌环按均质圆环计算，但考虑纵缝接头的存在，导致整体抗弯刚度降低，取圆环抗弯刚度为ηEI （η为抗弯刚性的有效率，η≤1）。计及圆环水平直径处变位y ，两侧抗力 p k = k y 后，考虑错缝拼装管片接头部弯矩的传递，错缝拼装弯矩传递及分配如图

接头内力N N M M j j =-=)1(ξ管内内力N N M M s s =+=)1(ξ

2 旋转弹簧（半铰） K-ξ（ 法） 用一个旋转弹簧（半铰）模拟接头，且假定弯矩与转角成正比，计算构件内力为 θK M =

如果管片环没有接头，则 K=∞ ，ξ=0。若假定管片环的接头为铰接，则K= 0 ，ξ=1

8 盾构法隧道衬砌结构断面选择时应验算哪些内容，有何要求？

断面选择在不同工作阶段具有不同的内容和要求。需进行抗裂或裂缝限制，强度和变形等验算。 基本使用荷载阶段，需进行抗裂或裂缝限制，强度和变形等验算

组合基本荷载阶段和特殊荷载阶段，一般仅进行强度检验，变形和裂缝开展可不予以考虑

9 单圆的盾构结构计算时，拱底反力一般包括哪几部分？写出计算公式。

w R 22146.0γπ

γπ⋅-+⋅+=H H R R g q P 见笔记

10沉管结构的浮力设计包括哪些内容，如何选取河水比重和混凝土容重。

浮力设计就是设计好重量与浮力间的关系，浮力设计的内容包括干舷选定和抗浮安全系数的验算，其目的是最终确定沉管结构的高度和外廓尺寸。在进行浮力设计时，应按最大的混凝土重度，最大的混凝土体积和最小的河水密度来计算干舷。 进行浮力设计时，应按最小的混凝土容重和体积，最大的河水比重来计算各阶段抗浮安全系数

11 沉管的横、纵向结构计算各采用什么理论。

沉管的横截面结构形式多是多孔(单孔的极少)箱形框架，管段横断面内力-般按弹性支承箱形框架结构计算。（计算量已不成问题，利用一般平面杆系结构分析的通用程序，就可迅速得到解决。）

施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计算浮运、沉设时施工荷载（定位塔、端封墙等)所引起的内力。

使用阶段的纵向受力分析，一般按弹性地基梁理论进行计算。沉管隧道纵断面设计需要考虑温度荷载和地基不均匀沉阵以及其他各种荷载，根据隧道性能要求进行合理组合。

12 沉管隧道采用桩基后， 基桩桩顶标高在实际施工中不可能达到完全齐平，有哪些处理方法。

1水下混凝土传力法 （基桩打好后，先浇一、二层水下混凝土将桩顶裹住。而后再在水下铺上一层砂石垫层，使沉管荷载经砂石垫层和水下混凝土层传到桩基上去）

2砂浆囊袋传力法（在管段底部与桩顶之间，用大型化纤囊袋灌注水泥砂浆加以垫实，使所有基桩均能同时受力。）所用囊袋既要具有较高的强度，又要具有充分的透水性，以保证灌注砂桨时，囊内河水能顺利地排出囊外。砂浆的强度，不需要太高，略高于地基土

3活动桩顶法（在所有的基桩顶端设一小段预制混凝土活动桩顶。在管段沉设完毕后，向活动桩顶与桩身之间的空腔中灌注水泥砂浆或软垫层，将活动桩顶顶升到与管底密贴接触为止。）

13 沉管管段之间水下连接有哪些方法？

水下连接的方法有两种，一种是水下混凝土连接法，一种是水力压接法（对位 、拉

合、 压接 、 拆除隔墙）

14 沉井和钢板桩支护条件下的顶管工作井，后靠土体的稳定条件各是什么？沉井承压壁后靠土体在顶管顶力超过其承受能力后会产生滑动.承压壁后靠土体水平方向的极限平衡条件为P j = 2F 1 + F 2 + P p - P a

Pj —— 顶管最大计算顶力.

F1、 F2—— 沉井一侧的侧面、底面摩擦阻力

Pp 、Pa —— 沉井承压井壁的总被动、主动土压力

若不考虑F1、F2，一般采用下式进行承压壁后靠土体的稳定性验算

s a

p j K P P P -≤ Ks —沉井稳定系数，一般取Ks=l.O ～1.2，土质越差，Ks 的取值越大

板桩 A 点在后靠土体被动土压力线上或在其左侧(即承压壁后靠土体反力等于或小于承压壁上的被动土压力)时 ，则后靠土体是稳定的，由此推导得后靠土体的稳定条件为：)

2(23213p h h h b P

K h K ++≥γ