基本介紹
- 中文名：被動抗力
- 外文名：passive resistance
- 別名：彈性抗力
- 學科：岩土工程
- 受力：主動荷載
- 假設：彈性地基梁
定義,支護結構設計模型及作用其上的被動抗力,被動抗力法,
定義
被動抗力是支護結構發生相向圍岩方向的變形引起的圍岩對支護結構的約束反力。其作用是限制襯砌變形改善襯砌受力狀態提高襯砌結構承載力；地下建築物四周的圍岩因抵抗襯砌向外變形而產生的作用於襯徹外壁的力。被動抗力的大小和分布與 支護物變形的性質、圍岩性質、支護物與圍岩接觸的緊密程度等有關，並隨支護物變形和圍岩強度的 增加而增加。它的增加可降低支護物的彎矩，有利 於支護物的穩定和工作。
彈性地基梁，又稱彈性基礎梁。設定於彈性地基上的梁。置 放在土體上的條形基礎，或置放於碎石路基上的鐵 路軌枕，即屬這類結構。可分為三種類型： 無限長 梁、半無限長梁和短梁。彈性地基梁所受到的反力 與地基梁的變形 (也就是梁下面地基的變形) 有 關。計算的首要問題是如何選取反映地基反力與地 基沉降之間關係的地基模型。通常採用下面三種地 基模型 (假設) 之一進行計算： 地基反力為直線分 布的假設，溫克爾假設 (稱為局部彈性地基模型) 和半無限體彈性地基模型。
支護結構設計模型及作用其上的被動抗力
支護結構作為地下結構的一種，已廣泛套用在深基坑工程中，按結構與地層相互作用的方式不同可分為荷載結構法和地層結構法。本文按荷載結構法來考慮問題，即認為地層對結構的作用只是產生作用在地下結構上的荷載(包括主動的地層壓力和被動的地層抗力)，以此計算擋牆在荷載作用下產生的內力和變形，其模型稱之為荷載結構模型，支護結構設計中所採用的常規設計法、彈性抗力法即屬於這一範疇。常規設計法是最常用的方法，其要點是在選擇一定的入土深度以滿足整體穩定、抗隆起穩定和抗滲要求的前提下，用經典土力學理論計算主動土壓力和被動抗力(或對計算的土壓力作某些修正)，然後對重力式剛性擋牆驗算其抗傾覆、抗滑移穩定性，安全係數沿用設計規範中對普通擋土牆的規定;或者計算柔性擋牆(懸臂式或有支錨結構)的內力，對擋牆體和支錨結構進行設計。這種方法對普通擋土牆或開挖不深的鋼板樁是相對比較成熟的，但對深基坑，特別是軟土中的深基坑支護結構設計，就難以考慮更多的複雜條件。在實際中我們發現被動區土壓力的實測值與採用經典土壓力理論計算值之間有很大差距，這是由於經典土壓力理論的提出均有一定的前提假定，且理論中均未考慮擋土結構在不同開挖階段其上的土壓力重分布及結構本身對土壓力分布的影響。彈性抗力法是針對常規設計法中擋土牆內側被動區土壓力計算中的問題而提出的改進。其概念是:由於擋牆位移有控制要求，內側不可能達到完全的被動極限狀態而實際上仍處於彈性階段。因此引用承受水平荷載樁的橫向抗力的概念，將外側主動土壓力作為施加在擋牆體上的水平荷載，用彈性地基梁的方法計算擋牆的內力與變形。土對牆體的水平向支撐用彈性抗力係數來描述，支錨結構也用彈簧模擬。計算與實際符合與否取決於抗力係數的選取。基坑水平向抗力係數K在一定深度內(一般3～ 4m)隨深度按比例線性增長。這一深度以下K視為一常數。這一模型假定的理論基礎是基坑被動區土體開挖後的殘餘應力理論，即在基坑開挖過程中，當上部土層挖去以後，由於卸載作用，開挖面以下土體內應力和側壓力都會相應減小，土中應力的實際量測結果表明，當上部土層開挖卸載後，開挖面下方的土體仍保留著相當部分不能完全卸除的應力，且上部土體開挖卸載作用對下層土體的影響也只是在一定深度範圍記憶體在，在此深度以下土中應力值很小變化。注意到隨著基坑的開挖，基坑主動側作用荷載被動抗力都是經時變化的。同時考慮二者的變化給設計帶來了相當大的難度。我們認為可行的辦法是假定作用在主動側的土壓力不變，而將所有的荷載變化均歸依到被動抗力上。
被動抗力法
被動抗力法是用來對岩基上混凝土壩沿軟弱夾層的抗滑穩定進行分析，其安全係數是總的有效阻力和滑動力之比。基本假定:平面問題，各滑動岩體為剛體，破裂面為平面，各滑動岩體之間彈性抗力R的傾角θ為已知值，剛體上的作用力為共點力系。被動抗力法有兩種計算情況。壩下埋藏有單一層面的軟弱夾層，當大壩沿夾層下滑時，壩下尾岩產生破裂面，稱為雙摺坡。埋藏在壩下的連續夾層，形成特定的滑動面，簡稱多折坡。
