基于拱券结构受力机理的黄土窑洞加固方法

摘要

窑洞是中国西北黄土高原上一种典型的传统民居,它的妥善保护与传承对于解决我国当前的能源、环境问题都具有重大的现实意义。既有黄土窑洞拱券顶部土体往往存在拉应力,在使用过程中,当土体含水率变化而致使土体力学性能发生较大改变时,窑洞拱顶容易发生局部坍塌,严重影响了窑洞的使用寿命,具有较大的安全隐患。结合不同结构类型的窑洞及其主要的破坏形态,并依据结构力学中的合理拱轴线理论,提出了一种基于力学原理的既有黄土窑洞加固方法。加固后的窑洞拱顶所受剪力和弯矩理论值为零,仅承受轴力,使得拱券顶部处于最佳地受力环境,拱券结构最安全。该方法合理利用拱券结构的力学原理,步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好、花费成本低,能简便、快速对黄土窑洞进行有效加固。