歡迎來到http://www.tljciu.live !
當前位置:六六工程資料網建筑課堂工程資料結構設計帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算及應用

帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算及應用

08-22 13:19:24  瀏覽次數:523次  欄目:結構設計
標簽:組織結構設計,鋼結構設計, 帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算及應用,http://www.tljciu.live

    摘 要:對帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻計算方法進行了探討,并比較了帶鉸與不帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻受力狀態的差異。在嶺澳核電站中隔堤工程中,采用帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻作為防滲墻,并用彈性地基梁法進行了計算,取得較滿意的結果。
    關鍵詞:鉸接;鋼筋混凝土;地下連續墻;計算方法 

    鋼筋混凝土地下連續墻于20世紀50年代初期起源于意大利,最初用作土石壩壩基的防滲墻,以后發展用作擋土墻及地下結構的承重墻,廣泛應用在水利水電工程、基礎工程、地下工程中。鋼筋混凝土地連墻的基本原理是:在地面上用一種特殊的挖槽設備,沿著工程的開挖線,在泥漿護壁的情況下,開挖一道狹長的深槽,在槽內放置鋼筋籠并澆注水下混凝土,筑成一道連續墻,起截水防滲、擋土或承重作用。
    1 一般鋼筋混凝土地下連續墻的計算方法
  用于地下連續墻結構計算的理論和方法,除了一些地方性法規外,至今還未制定全國性統一的設計計算規程或規范。通過研究,不少學者提出了許多有用的計算的理論和方法,其中工程中廣泛采用的計算理論主要為以下4類:荷載結構法;修正的荷載結構法;彈性地基梁法;有限單元法。荷載結構法假定作用于地下連續墻上的水、土壓力已知,且墻體和支撐的變形不會引起墻體上水、土壓力的變化。計算時首先采用土壓力的經典理論,確定作用于墻體上水、土壓力的大小及分布,然后用結構力學方法計算墻體和支撐的內力。由于深基坑開挖過程中,作用于墻體上的水、土壓力也是逐步增加的,因而荷載結構法無法反映施工過程中擋土結構受力的變化情況,為此產生了修正的荷載結構法。彈性地基梁法將地下連續墻視為一個豎放的彈性地基梁,地層對地下連續墻的約束作用可用一系列彈簧來模擬,在同樣精度條件下,其工作量大大少于有限元法。有限單元法將地下連續墻與周圍地層看作是有機聯系的整體,墻體與周圍介質相互共同作用,其適用性較廣,但計算工作量較大。
    2 帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算方法
    2.1 計算原理
  帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算方法是在上以工程中應用較廣泛且實用的彈性地基梁法,對帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算方法介紹如下:
  地下連續墻工程在一側開挖后,未開挖側的土壓力作為主動荷載,而在開挖側開挖線以下土層為地下連續墻的彈性地基,用彈簧代替。彈簧的作用采用彈性地基梁的局部變形理論即文克爾假定,被動土抗力的大小和分布情況取決于墻體變位的結果,墻體哪一點的側向位移越大,該點處彈簧支座壓縮量就越大,相應土體對墻體的彈性抗力強度值也就越大。上部支承也為彈性支承,這樣,地下連續墻按置于彈性地基上的梁進行計算。彈性地基梁的微分方程為
式中:EI(x)———彈性地基梁的抗彎剛度;
   y———彈性地基梁的撓度;
q(x)———作用于彈性地基梁上的荷載;
  k(x)———水平地基反力系數。
  采用有限差分法將以上微分方程用相應的差分方程代替,化為一組線性代數方程,差分方程如下式所示:

  墻體分上下兩段計算,兩段之間采用鉸接。將此鉸鏈節點處切開,切口處代以未知剪力Q,然后各段墻體分解為在外荷載P作用下鉸點處為自由端及單獨在Q作用下的情況相迭加,由上下段墻體在鉸點處位移相等的條件可解出Q值,從而解出各節點的位移及內力。
    2.2 邊界條件的確定
  a)上段墻體在P作用下:頂端為自由端,根據此點M=0,Q=0,可得
  底端為自由端,根據此點M=0,Q=0,可得
  b)上段墻體在Q作用下:頂端為自由端,根據此點M=0,Q=0,可得
底端M=0,Q=1(先假定為1,求出Q值后再乘以Q),可得
  c)下段墻體在P作用下:頂端為自由端,根據此點M=0,Q=0,可得 
  d)下段墻體在Q作用下,頂端M=0,Q=1(先假定為1,求出Q值后再乘以Q),可得
  另外,下段墻體底端邊界條件根據墻體插入深度及土層類別尚可分為自由端、固接端等。
    2.3 計算步驟
    2.3.1 節點劃分
  將地下連續墻按等間距劃分節點,節距大小取決于計算精度。
    2.3.2 列出差分方程系數矩陣
  根據(2)、(3)、(4)式,可列出上段墻體在P作用下的系數矩陣;根據(2)、(5)、(6)式,可列出上段墻體在Q作用下的系數矩陣;根據(2)、(7)、(8)式,可列出下段墻體在P作用下的系數矩陣;根據(2)、(9)、(10)式,可列出下段墻體在Q作用下的系數矩陣。
  其中水平地基反力系數的取值對計算結果的準確性有一定影響,因而應力求準確,有條件時可現場試驗得出,或通過計算手冊查得。
    2.3.3 荷載P計算
  計算作用于各節點的水壓力及主動土壓力。
    2.3.4 支撐處理
  在作為基坑擋土支護時,地下連續墻常加支撐,此時視支撐為彈性支承,其彈簧剛度為產生單位變形時所需之軸力,并將此系數加在相應節點主系數上。
    2.3.5 求各段墻體在P,Q作用下各節點的位移
    解(2)式,可分別求出上段墻體在P作用下、上段墻體在Q作用下、下段墻體在P作用下、下段墻體在Q作用下各節點的位移,其中在Q作用下求出的位移帶有未知量Q。此步驟需編程計算。
  根據上下墻體在鉸點處位移相等的原則,可解出未知量Q,相應可得出各節點的位移。
    2.3.6 內力(彎矩、剪力)計算
  各節點的內力可由上兩式計算所得。
    3 帶鉸與不帶鉸地下連續墻受力狀態比較
  現舉一例,以比較帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻與不帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻受力狀態的差異。
  某單鉸式防滲心墻壩,墻高24 m,厚0.8 m,單鉸距頂端9 m,承受均勻外載P=500 kN/m,墻頂端為自由端,底端視為鉸接,反力系數k由頂部25 kN/c m3漸變至底部150kN/cm3。按本文解法,可解得各節點的位移和內力如表1所示。
  對不帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻,按上例參數,只是將鉸取消,同樣采用彈性地基梁法,經計算,各節點的位移和內力如表1所示。
  由表1可看出帶鉸與不帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻各節點的位移大小較為接近,但帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的彎矩分布明顯比不帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的有利,且鉸點以上部分墻體的彎矩減小較多。另外,本例是將下段墻體的底端作為鉸接考慮,若土層對地下連續墻的約束較小,可將底端視作自由端考慮,此時,兩例下段墻體的彎矩均減小,且帶鉸鋼筋混凝土地連墻的彎矩減小比不帶鉸多。

,帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算及應用

++《帶鉸鋼筋混凝土地下連續墻的計算及應用》相關文章

22选五的开奖公告