Файл: Введение Целью данной курсовой работы является проектирование конструкций обделки железнодорожного транспортного тоннеля. Тоннель (англ tunnel) часть тоннельного сооружения,.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 08.11.2023

Просмотров: 406

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

2.2 Внешнее очертание Следующим этапом необходимо назначить толщину тоннельных обделок.Внешнее очертание монолитной обделки.При строительстве тоннельных пересечений широко применяются крепи, обделки и др. тоннельные конструкции из монолитного бетона и железобетона.Монолитные бетонные конструкции выполняются из бетонов различной прочности, которая характеризуется классом или маркой бетона. Монолитные железобетонные конструкции дополнительно усилены арматурой. Прочность бетона, геометрические характеристики рабочих сечений монолитных конструкций, а также потребное количество арматуры задаются расчетом.Монолитные бетонные и железобетонные конструкции при строительстве тоннелей применяют: при горных способах проходки; при реконструкции участков тоннелей; для устройства подземных выработок индивидуальных форм и размеров, выполнения конструкций сложной формы или больших габаритов Примем для монолитной железобетонной конструкции класс бетона по прочности на осевое сжатие B30, марку по водонепроницаемости W6, и марка по морозостойкости F150. Монолитные бетонные и железобетонные обделки должны иметь толщину не менее, мм: своды и стены тоннельной обделки из монолитного бетона и железобетона =200мм то же, из монолитного бетона на выпуклостях в крепких скальных грунтах прочностью, превышающей прочность бетона не менее чем в 1,5 раза =100мм блоки сплошного сечения сборной железобетонной обделки = 150мм Внешнее очертание сборной обделки.Сборная обделка тоннеля представляется собой ряд последовательно установленных в подземной выработке колец, которые в свою очередь состоят из отдельных элементов. Сборные элементы кольца обделки называются тюбингами.Отдельные элементы сборных тоннельных обделок изготавливаются в основном из железобетона или чугуна. Выбор материала для элементов зависит в первую очередь от инженерно-геологических и гидрогеологических условий заложения тоннеля, с учетом экономических факторов. 2.3. Назначение толщины сечений конструкции монолитной тоннельной обделки в характерных местах Высота сечения обделки в замке для двухпутного железнодорожного тоннеля определяется из выраженияdз =1,00-0,10fгде f- коэффициент крепости породы по Протодьяконову.Для внешнего очертания однопутного железнодорожного тоннеля с криволинейным очертанием стен, радиус, по которому очерчена верхняя дуга равен r*+d3, а радиус R*, которым очерчены боковые дуги, подбирается исходя из условия, что толщина обделки должна равняться назначенной величине dст.Размеры, получаемые по формулам, округляются до 5 см в сторону увеличения. При этом по СНиП минимальная высота сечения должна быть не менее 20 см.Принимаем высоту сечения обделки в замке равной 600 мм. В стене примем толщину сечения 1150 мм, а в основании 1350 мм. 2.4 Определение параметров кольца сборной тоннельной обделки Кольцо сборной тоннельной обделки собирается из железобетонных тюбингов - рёбристых элементов со сравнительно тонкими стенками и отверстиями для болтовых связей по продольным и поперечным бортам. Кольцо состоит из тюбингов трех разных типов: нормальных, двух смежных и одного замкового. Продольные стыки тюбингов, а также поперечные стыки между кольцами соединяются болтовой связью. Диаметр болтов 26-40 мм, диаметр болтовых отверстий на 4-6 мм больше. У нормальных и смежных тюбингов число болтовых отверстий по поперечным болтам от 2 до 4, у замкового тюбинга одно болтовое отверстие. В продольных бортах преимущественно по 2 болтовых отверстия. Отверстия для болтов укрепляются стальными закладными трубками с фланцами.Обделка из железобетонных тюбингов имеет следующие достоинства: уменьшается в два раза объем железобетона по сравнению с обделкой из блоков; облегчаются транспортные и монтажные работы ввиду небольшой массы элементов (

2.5. Лотковая часть тоннельной обделки

3. Выбор и обоснование расчетных схем обделок и определение действующих на них нагрузок

Сочетания нагрузок подразделяют на:

основные сочетания:

постоянные нагрузки и воздействия (собственный вес обделки, вертикальное и горизонтальное горное давление, внешнее гидростатическое давление, воздействие предварительного напряжения)

длительно действующие временные нагрузки и факторы (воздействия колебаний температуры, ползучести и усадки бетона, морозного пучения грунта и т.д.)

особые сочетания

постоянные нагрузки и воздействия

наиболее вероятные временные

одной из особых (сейсмической или др.) нагрузок или воздействий.

Вес железнодорожного подвижного состава в устойчивых грунтах передается непосредственно на грунт, а при наличии обратного свода – через него.

В обоих случаях воздействие подвижного состава в малой степени влияет на усилие в верхней, наиболее напряженной части обделки.

Наибольшее практическое значение имеет расчёт на основное сочетание нагрузок и воздействий. На другие сочетания обычно производят проверку.

Нагрузка от горного давления

Горным давлением называется силовое воздействие грунтов на крепь

Для монолитной обделки

Определение величины пролета свода обрушения

L=B+2htg(45°-φH/2)

где, В ширина выработки (м)

В=13.490 м

h высота выработки (м)

h=11.375 м

φH- нормативный угол внутреннего трения

φH=arctg(f)= arctg(4) = 80°

L= 13.490 + 2*11.375 *tg 7°= 16.3 м

Определение высоты свода обрушения

h1= L/2f = 16.3/(2*6)=1,36 м

Определение нормативного вертикального давления

q^H=γ∙h_1∙k_p,

kp=1- коэффициент условия работы грунта

γ-объемный вес грунта

qн=γ*h1=2,3*1,36 =3.128 тс/м2;

Определение нормативного горизонтального давления:

p^H=γ∙(k_P∙h_1+0,5∙h)∙tg^2 (45°-φ^H/2)

рн в = 2,3*(1,36 +0,5*11.375)*tg2(7) = 0,24 тс/м2.Расчетные нагрузки:

q^P=q^H∙η_q

qрасч=qн*ηq= 3.128 *1,2 = 3,75 тс/м2;

p^P= p^H∙η_p

рр в= рн в*ηp=0,24*1,5=0,315тс/м2

где, η_(q ) и η_p – коэффициент надежности

Для сборной обделки

Определение величины пролета свода обрушения

L=B+2htg(45°-φH/2)

где, В ширина выработки (м)

В=4.495 м

h высота выработки (м)

h=4.495 м

φH- нормативный угол внутреннего трения

φH=arctg(f)= arctg(4) = 80°

L= 4.495+ 2*4.495*tg 7°= 5.59 м

Определение высоты свода обрушения

h1= L/2f = 5.59/(2*6)=0.465 м

Определение нормативного вертикального давления

q^H=γ∙h_1∙k_p,

kp=1- коэффициент условия работы грунта

γ-объемный вес грунта

qн=γ*h1=2,3*0.465=1.069 тс/м2;

Определение нормативного горизонтального давления:

p^H=γ∙(k_P∙h_1+0,5∙h)∙tg^2 (45°-φ^H/2)

рн в = 2,3*(0.465+0,5*4.495)*tg2(7) =0.094 тс/м2.

Расчетные нагрузки:

q^P=q^H∙η_q

qрасч=qн*ηq= 1.069 *1,2 =1.282 тс/м2;

p^P= p^H∙η_p

рр в= рн в*ηp=0.094 *1,5=0.141 тс/м2

где, η_(q ) и η_p – коэффициент надежности

Нагрузка от гидростатического давления

где, η_(q ) и η_p – коэффициент надежности

Для сборной обделки

Определение величины пролета свода обрушения

L=B+2htg(45°-φH/2)

где, В ширина выработки (м)

В=4.495 м

h высота выработки (м)

h=4.495 м

φH- нормативный угол внутреннего трения

φH=arctg(f)= arctg(4) = 80°

L= 4.495+ 2*4.495*tg 7°= 5.59 м

Определение высоты свода обрушения

h1= L/2f = 5.59/(2*6)=0.465 м

Определение нормативного вертикального давления

q^H=γ∙h_1∙k_p,

kp=1- коэффициент условия работы грунта

γ-объемный вес грунта

qн=γ*h1=2,3*0.465=1.069 тс/м2;

Определение нормативного горизонтального давления:

p^H=γ∙(k_P∙h_1+0,5∙h)∙tg^2 (45°-φ^H/2)

рн в = 2,3*(0.465+0,5*4.495)*tg2(7) =0.094 тс/м2.

Расчетные нагрузки:

q^P=q^H∙η_q

qрасч=qн*ηq= 1.069 *1,2 =1.282 тс/м2;

p^P= p^H∙η_p

рр в= рн в*ηp=0.094 *1,5=0.141 тс/м2

где, η_(q ) и η_p – коэффициент надежности

Нагрузка от гидростатического давления


  • Нагрузка от гидростатического давления
Гидростатическое давление следует учитывать при расчете конструкций тоннеля или его части, расположенных ниже уровня подземных вод. Нагрузка от гидростатического давления действует по нормали к наружной поверхности. Расчёт на гидростатическое давление выполняют, когда обделка тоннеля надёжно герметизирована и с учетом условия сохранения постоянного уровня воды на весь период эксплуатации тоннеля. .Схема определения горного давления по сводообразованию

  1. Для монолитной обделки
qн= γw*hw;где γw-объемный вес воды, 1 кН/м3;hw- уровень грунтовых вод = 10 мqн= 1*10= 10 тс/м2;qрасчв=qн*η=10*1,1=11 тс/м2

  1. Для сборной обделки
qн= γw*hw;где γw- объемный вес воды, 1 кН/м3;hw- уровень грунтовых вод = 10мqн= 1*10= 10тс/м2;

  • qрасчв=qн*η=10*1,1=11тс/м2
    Нагрузка от собственного веса
Нагрузка от собственного веса определяется по проектным размерам конструкции и объёмному весу материала.

  1. Для монолитной обделки
Вертикальная нагрузка от собственного веса обделки по предварительно заданным размерам сечений (удельный вес бетона γб= 24 кН/м3) суммируется с вертикальной нагрузкой от горного давления.Площадь сечения обделки ω вычисляем в программе и получаем:ω= 29,72м2, где- вес 1 п.м. свода обделки,- пролет сводаqн= (2,4*29,72)/16.3 = 4.37 тс/м2.qрасч=qн*nq= 4.371 *1,2 =5.251тс/м2.

  1. Для сборной обделки
Вертикальная нагрузка от собственного веса обделки по предварительно заданным размерам сечений(удельный вес бетона γб= 24 кН/м3) суммируется с вертикальной нагрузкой от горного давления.Площадь сечения обделки ω вычисляем в программе и получаем:ω= 10.789м2, где- вес 1 п.м. свода обделки,- пролет сводаqн= (2,4*10.789)/ 5.59 = 4.63 тс/м2.qрасч=qн*nq= 4.63 *1,2 = 5,556 тс/м2.Упругий отпор грунтаТоннельные обделки, сооружаемые горным или щитовым способом, являются конструкциями распорного типа, работающими в упругой среде. При заложении тоннеля в грунтах, способных препятствовать развитию деформаций обделки под нагрузками, кольцо обделки рассматривают как упругое в упругой среде. Деформация кольца в верхней части в пределах центрального угла 2φо направлены от грунта (без отпорная зона), а на остальной части – на грунт, со стороны которого возникает упругий отпор. По данным практических расчетов угол 2
0 без отпорного участка, равен 70 - 120о. Расчет кольца в упругой среде обычно выполняют, используя условную схему, в которой упругая среда заменена упругими опорами. Для возможности определения усилий в такой обделке необходимо установить зависимость между напряжениями и радиальными деформациями u на контуре выработки. В практике проектирования обычно пользуются теорией местных деформаций, базирующейся на предложенной Винклером гипотезе о прямой пропорциональности между напряжениями σ (кПа) и деформациями u (м):k- коэффициент упругого отпора грунта, кН/м3Схема взаимодействия кольца обделки и грунтовой среды:а)-действительная;б) - условная.

  • Основные положения по методу перемещений
Тоннельная обделка, работающая совместно с окружающей упругой средой, представляет собой сложную многократно статически неопределимую конструкцию. Точный её расчет для обделки произвольного очертания и переменной жесткости практически невыполним. Поэтому для определения усилий в сечениях обделки обычно пользуются приближенными методами. Наибольшее распространение имеет способ, основанный на преобразовании заданной системы в расчетную введением следующих допущений:

  • Плавное очертание обделки заменяют ломаным

  • Непрерывное изменение жесткости обделки- ступенчатым

  • Распределенные активные нагрузки, действующие на обделку, заменяют усилиями, приложенными в вершинах многоугольника.

  • Сплошную упругую среду заменяют отдельными упругими опорами, помещенными в вершинах вписанного многоугольника и расположенными перпендикулярно наружной поверхности обделки.
При расчете по методу перемещений число неизвестных увеличивается в три раза, т.к в каждой вершине многоугольника необходимо определить три смещения по направлению вводимых закреплений: угловое, горизонтальное, вертикальное.
Применение метода перемещений для расчета конструкций в упругой среде предложено проф. Н. Н. ШапошниковымРасчетная схема подковообразной обделки на упругих отпорах с жесткой заделкой в пятах представляет собой вписанный многоугольник, по концам сторон которого расположены упругие пружины, характеризующие взаимодействие конструкции с грунтом. Расчетная схема обделки на упругих опорахОсновная система без упругих пружин получена из расчетной введением в каждом узле, кроме жесткой заделки, трех связей, препятствующих угловому , горизонтальному и вертикальному перемещениям.Основная система обделки на упругих опорах.Неизвестными Zi являются перемещения узловых точек, обращение в нуль усилия во введенных связях.Для каждой вершины многоугольника можно составить три канонических уравнения, содержащих для точек 1 и 8 шесть неизвестных, а для промежуточных точек девять неизвестных.r11z1+r12z2+r13z3+r14z4+r15z5+r16z6=0r21z1+r22z2+r23z3+r24z4+r25z5+r26z6=0r31z1+r32z2+r33z3+r34z4+r35z5+r36z6 + P1=0где z1=1; z2=1; z3=1

Смотрите также файлы