地下管廊成品電力支架的彈性抗力
地下管廊成品電力支架在荷載作用下,要 產(chǎn)生變形。圖2-1所示的 直腿拱形金屬支架,在垂直 荷載(垂直荷載大于水平荷 載)作用下,產(chǎn)生的變形如 虛線所示。在拱頂,其變形背向地層,在此區(qū)域內(nèi)圍巖對結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生約束作用,所 以稱為“脫離區(qū)”,而在靠近拱腳和邊墻部位,結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生壓向地層的變形,由于結(jié)構(gòu)與圍巖緊密接觸,則圍巖將制約結(jié)構(gòu)的變形,從而產(chǎn)生了對結(jié)構(gòu)的反作用力,對這個反作 用力習(xí)慣上稱彈性抗力。因此地層的彈性抗力,是在主動荷載作圖2-5間接法量測方案U型鋼;應(yīng)變片;導(dǎo)線;電纜,支架向圍巖方向的變形而引起的被動力。彈性抗力就其作用性質(zhì)來說是被動的,但對結(jié)構(gòu)來講,它也是一種荷載。彈性抗力作用的范圍稱為“抗力區(qū)”。
圍巖彈性抗力的存在是地下結(jié)構(gòu)區(qū)別于地面結(jié)構(gòu)的顯著特點 之一。因為,地面結(jié)構(gòu)在外力作用下,可以自由變形不受介質(zhì)約 束,而地下結(jié)構(gòu)在外力作用下,其變形要受到地層的約束,所以地下結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮結(jié)構(gòu)與地層之間的相互作用,這就帶來了地下結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算的復(fù)雜性,但這只是問題的一個方面。而另一方面,由于地層彈性抗力的存在,限制了地下管廊成品電力支架的的變形,以致結(jié)構(gòu)的受力條件得以改善,使其變形減小而承載能力有所增加。
既然彈性抗力是由于結(jié)構(gòu)與地層的相互作用產(chǎn)生的,所以彈性抗力的大小和分布規(guī)律不僅決定于結(jié)構(gòu)的變形,還與地層的物理力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。如何確定彈性抗力的大小和其作用范圍(抗力區(qū)),目前有兩種基本理論。一種是局部變形理論,認(rèn)為在彈性地基(圍巖)某點上施加的外力只會引起該點的沉 陷;另一種是共同變形理論,認(rèn)為彈性地基上的一點的外力,不僅引起該點發(fā)生沉陷,而且還會引起附近一定范圍的地基發(fā)生沉陷。從理論上分析當(dāng)然后一種理論較為合理,但由于局部變形理 論計算較為簡單,且一般尚能滿足工程精度要求,所以目前地下結(jié)構(gòu)中多采用局部變形理論計算彈性抗力。
在局部變形理論中,以熟知的溫克爾(E*Winkler)假設(shè)為 基礎(chǔ),認(rèn)為地層的彈性抗力與結(jié)構(gòu)變位成比,即tr=W (2-8)式中-彈性抗力強(qiáng)度-圍巖彈性抗力系數(shù) d支架朝圍巖方向的變位值(m)。