土木吧丨最不利覆土厚度原理

什么事覆土厚度大于最不利厚度hm，核武器等效静荷载怎么取?

    顶板覆土厚度大于hm时综合反射系数取值按hm时取值，从而计算结构等效静荷载。

    先解释最不利覆土厚度hm。核爆炸空气冲击波感生的土中压缩波在土体中垂直向下传播，在松软的土中传播时，遇到相对坚硬的混凝土结构顶板表面，会产生反射，反射的压缩波会垂直向上传播，当它返回自由地表时，由于空气相对土体表面相当于自由端，压缩波遇到地表会产生新的反射，这种反射就变成了向下传播的拉伸波(又叫卸载波)，拉伸波所到之处压力迅速降低。当它再传到结构顶板上时，板上的压力亦随之减少，对结构受到第一次压缩波荷载效应有抵消作用，即这种拉伸波对结构是有利(图3-1)。

    但是，由于反射压缩波垂直向上传播到达地表，再地表反射形成拉伸波到达结构顶板，需要两倍的覆土厚度除以传播速度的时间t，所以当覆土厚度越大，拉伸波到达结构顶板上的时间距压缩波到达顶板时的时间越长，也就是说，压缩波与拉伸波间隔的时间越长，拉伸波对结构的卸载作用越弱。当对应一个顶板覆土厚度，拉伸波到达结构顶板时，压缩波对结构顶板的作用已经完成那么拉伸波的到来，对结构受力已没有影响，这时拉伸波对压缩波荷载效应的抵消作用就没有了，这时的顶板埋置深度就是最不利覆土厚度 hm。

    这一变化过程，反映在结构顶板综合反射系数上，当顶板覆土厚度为零时，综合反射系数可取 1.0；随着覆土厚度增加，综合反射系数会越来越大于 1.0，也就是拉伸波对结构的卸载作用越来越弱的过程;当顶板埋置深度到达最不利覆土厚度hm时，综合反射系数变成了最大值，此时顶板覆土厚度再增加，综合反射系数就不再变大了。所以当顶板综合反射系数大于hm时等效静载取值按hm取值。

    补充说明，土中压缩波在传播中，随深度而衰减，随传播深度的增加，压缩波峰值衰减，其效果是降低对结构的动力作用。也就是说，结构埋置越深，压缩波荷载越衰减，结构顶板受力越小。所以，虽说顶板综合反射系数在大于 hm 时就是一个定值，但由于压缩波随深度而衰减，实际上结构顶板受力最不利的深度，就是最不利覆土厚度 hm。