Пояснительная записка (1052131), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Физико-механические свойства грунтовприведены в таблице 3.1.1516Рисунок 3.1 Геологический разрез горных пород в районе строительства тоннеляТаблица 3.1 Физико-механические свойства грунтов.Физико-механические свойстваГорная породаОсредненнаяОбъемнаяУголмощностьКоэффициентмасса,ɣ внутреннегослоевкрепости, fт/м3трения,ϕRсжКажущийсяуголвнутреннеготрения, ϕкКуд,кН/м3КсКп1. Конгломерат30.73.52.16235074.1244000073939426677402. Кремнистыйсланец62.15.52.86955079.797300002948485106381623.
Конгломерат30.982.67780082.919510000 6293548262830824. Гнейсы11.5122.884120085.221290000 686774228681026173.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК В ПОРОДАХКРЕПОСТЬЮ f=3.5; f=5.5; f=8; f=12.При сооружении тоннелей закрытым способом применяют обделкиподковообразного очертания. Такие обделки используются для однопутныхлибо двухпутных тоннелей.Форма стен и лотковой части обделки сводчатого очертанияпринимается в зависимости от величины бокового давления грунта игидростатического давления.Конструкции тоннельных обделок запроектированы с учетомрекомендаций [4].Очертания обделок представлены на рисунках 3.2.
и 3.3.Рисунок 3.2. Очертание тоннельной обделки типа 1 для грунтов конгломерат f=3.5,кремнистый сланец f=5.5.18Рисунок 3.3. Очертание тоннельной обделки типа 2 для грунтов конгломерат f=8,гнейсы f=12.193.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ И РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК,ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ТОННЕЛЬНУЮ ОБДЕЛКУВсе расчеты выполнены в соответствии с требованиями [2] и [3].Схема к определению нагрузки горного давления приведена нарисунке 3.4.Рисунок 3.4 Схема к определению нагрузки горного давления.Пролет свода обрушения L находится по формуле:L = b + 2 ∙ h ∙ tg (45° −φк2),(3.1)где b – величина пролета выработки, м;h – высота выработки, м;φк – кажущийся угол внутреннего трения, град.φк = arctg(f),f - коэффициент крепости по шкале проф. М.М.
Протодьяконова.20(3.2)Высота свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условияхcводообразования для нескальных необводненных грунтов определяется поформуле:h1 =L2∙f,(3.3)Высоту свода обрушения h1 над верхней точкой обделки в условияхсводообразования для скальных грунтов определяется по формулам:а)дляскальныхгрунтов,оказывающихвертикальноеигоризонтальное давление:h1 =L2∙R∙α,(3.4)где R - предел прочности грунта на сжатие «в куске» (образце), Мпа;α - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива,принимаемый по [3, табл. 6] исходя из предела прочности грунта насжатие «в куске» и категории массива по степени трещиноватости,которая определяется в зависимости от трещинной пустотности игустоты трещин (среднего расстояния между трещинами наиболееразвитой их системы) по [3, табл.
7].Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную q hи горизонтальную ph, кН/м2, в условиях сводообразования определяется поформулам:qн = γ ∙ h1pн = γ(h1 + 0.5h)tg 2 (45° −(3.5)φк2),(3.6)где γ - нормативный удельный вес грунта, кН/м3.Расчетные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную q h игоризонтальную ph, кН/м2, в условиях сводообразования определяется поформулам:qр = qн ∙ γfв(3.7)pр = pн ∙ γfг ,(3.8)21где γfв, γfг - коэффициенты надежности для вертикальной и горизонтальнойнагрузки соответственно, принимаемые по [3, табл. 8].Результаты расчета приведены в таблице 3.2.Таблица 3.2 Результаты расчета горного давления.ПараметрКоэффициент крепости, fПролет, b мВысота, h мУгол внутреннего трения, ϕКонгломерат3.56.68.8362ПородаКремнистыйКонгломератсланец5.586.66.28.838.636977Гнейсы126.28.6384Кажущийся уголвнутреннего трения, ϕк74.054679.695282.875085.2364Объемная масса, ɣ т/м32.12.82.62.8Объемная масса, ɣ кН/м3Пролет свода обрушения,LмВысота свода обрушения,h1 мНормативноевертикальное горноедавление, qн кННормативноегоризонтальное горноедавление, pн кНКоэффициент надежностивертикальный, γfвКоэффициент надежностигоризонтальный, γfгРасчетное вертикальноегорное давление, qн кНРасчетное горизонтальноегорное давление, pн кН212826289.078.197.276.921.300.740.450.2927.2220.8511.828.072.351.170.480.221.41.61.41.61.21.21.21.232.6625.0214.199.682.821.410.580.27223.4 РАСЧЕТ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОКРасчеты тоннельных обделок выполнялись в программном комплексеЛИРА.Расчетная схема для тоннельной обделки в грунте конгломерат f=3.5представлена на рисунке 3.4.Результаты расчетов, представлены в виде эпюр изгибающихмоментов, поперечных и продольных сил для тоннельной обделки в грунтеконгломерат f=3.5 представлены на рисунках 3.5, 3.6, 3.7.Рисунок 3.4 Расчетная схема для тоннельной обделки в грунте конгломерат f=3.5.23Рисунок 3.5 Эпюра изгибающих моментов (кН∙м)24Рисунок 3.6 Эпюра продольных сил (кН).25Рисунок 3.7 Эпюра поперечных сил (кН).26Проверка прочности тоннельной обделки должна выполняться всоответствии с [6].Проверка производится в трех наиболее характерных сечениях: взамке, в пяте и в сечении с наиболее отрицательным изгибающим моментом.Бетонные тоннельные обделки рассчитываются как внецентренно сжатыеконструкции при выполнении условия при основном сочетании нагрузок:e0 ∙ η = 0.9 ∙ y ,(3.9)где е0 - величина эксцентриситета продольной силы относительно центратяжести сечения.е0 =MN,(3.10)M – изгибающий момент в рассматриваемом сечении, кН∙м;N – продольная сила в рассматриваемом сечении, кН;η=1 – коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значениеэксцентриситета продольного усилия;y – расположение от центра тяжести сечения до наиболее сжатоговолокна, см.Имея ввиду, что расчету подвергается 1 пог.
м тоннельной обделки и,что сечения обделки имеют прямоугольное сечение, проверка прочностипри внецентренном сжатии производится по выражению:N ≤ α ∙ m ∙ R b ∙ b ∙ h (1 −2∙e0 ∙ηh),(3.11)где α – коэффициент, принимаемый для тяжелого, мелкозернистого, легкогои поризованного бетонов, равный 1.0;m=0.9 – коэффициент, учитывающий неточность в назначениирасчетной схемы монолитной бетонной обделки, согласно;Rb – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, согласно;b=1.0 – ширина сечения, м;h – высота сечения, м.27Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых появлениетрещин не допускается по условию эксплуатации, независимо от условия(3.11) должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутойзоны:N≤1.75∙α∙m∙Rbt ∙b∙h6∙e0 ∙η−φh,(3.12)где Rbt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, согласно;φ – величина, принимаемая от 0.7 до 1.0.При невыполнении условия (3.9) сечения тоннельной обделки должныпроверяться как работающие на изгиб по формуле:M ≤ α ∙ m ∙ R bt ∙b∙h23.5,(3.13)Исходные данные для расчета приведены в таблице 3.3.Результаты расчета приведены в таблице 3.4.Таблица 3.3 Исходные данные для расчета характерных сеченийтоннельной обделкиИзгибающий момент,кН*мКоэффициенткрепостипороды, fМmaxMminв пятеNзамNminв пяте1.
Конгломерат(тип 1)3.512.5-8.05-1.72-46.2-106-1062. Кремнистыйсланец (тип 1)5.58.51-6.43-0.653-35.9-82.4-82.43. Конгломерат(тип 2)82.92-2.65-0.124-21.7-46.6-46.64. Гнейсы (тип 2)121.83-1.62-0.0559-15.2-32.2-32.2Порода (типобделки)Нормальные силы, кНТаблица 3.4 Результаты расчета сечений тоннельных обделокКонгломерат (f=3.5, тип обделки - 1)12Сечениеl, см34Мр,Мнес,кН*мкН*м5Nр, кН286Nнес,кН7ПримечаниеПродолжение таблицы 3.41234567УдовлетворяетЗамок27.1070.7112.5340.1446.2условиюпрочностиУдовлетворяетПята1.62--10009.78106условиюпрочностиМаксимальныйотрицательныйУдовлетворяет10.3870.718.111586.2620.31моментусловиюпрочностиКрменистый сланец (f=5.5, тип обделки - 1)Сечениеl, смМр,Мнес,кН*мкН*мNр, кНNнес,кНПримечаниеУдовлетворяетЗамок23.7070.718.51403.9335.90условиюпрочностиУдовлетворяетПята0.79--10241.4082.40условиюпрочностиМаксимальныйотрицательныйУдовлетворяет10.6370.716.431505.5560.50моментусловиюпрочностиКонгломерат (f=8, тип обделки - 2)Сечениеl, смМр,Мнес,кН*мкН*мNр, кНNнес,кНПримечаниеУдовлетворяетЗамок13.4625.462.92261.0221.70условиюпрочностиУдовлетворяетПята0.27--7598.2646.60условиюпрочности29Продолжение таблицы 3.4123456Максимальныйотрицательный7Удовлетворяет8.1025.462.65564.46условию32.70моментпрочностиГнейсы (f=12, тип обделки - 2)Сечениеl, смМр,Мнес,кН*мкН*мNр, кНNнес,кНПримечаниеУдовлетворяетЗамок12.0425.461.83304.32условию15.20прочностиУдовлетворяетПята0.17--7624.06условию32.20прочностиМаксимальныйотрицательныйУдовлетворяет7.1725.461.62708.4722.60моментусловиюпрочностиУсловие прочности удовлетворяется, следовательно, оставляемвыбранные типы обделок.3.6 АРИМРОВАНИЕ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИТак как условие прочности выполняется во всех типах обделок и вовсех сечениях то армируем конструктивно.Минимальный процент насыщения сечения тоннельной обделкиарматурой составляет 0,3%Армирование производится с учетом требований [2].Диаметр арматуры подбирается по [7, прил.
9], но не менее значений,указанных в [2, п. 7.118].Величина защитного слоя не менее 3 см.30Шаг хомутов в зависимости от диаметра d стержней продольнойарматуры следует принимать не более 12d - при вязаных каркасах. Во всехслучаях шаг хомутов следует назначать не более: при насыщении сеченияпродольной арматурой менее 3% - 40 см; то же, в размере 3% и более – 30см.В стыках арматуры внахлестку длину нахлестки (перепуска) стержнейиз арматурной стали класса А300 следует принимать не менее 25d - приклассе бетона В30 и выше, где d - диаметр стыкуемых стержней.Длину рабочей и конструктивной поперечной арматуры назначаемисходя из эпюры моментов (в растянутой зоне обделки ставится рабочаяарматура, в сжатой – конструктивная).Арматурный каркас обделки 1 типа представлен на рисунке 3.8.Спецификация этого арматурного каркаса представлена в таблице 3.5.31Рисунок 3.8 Арматурный каркас для 1 типа обделки в грунтах конгломерат f=3.5 икремнистый сланец f=5.5.Таблица 3.5 Спецификация арматурного каркасаМассаМассаОбщаяДлина, Диаметр,КлассКоличество,1Позицияединицы, масса,ммммарматурышт.пог.м.,кгкгкг1598018А30061.99811.94871.6882692714А30061.2088.36850.2073739018А300121.99814.765177.1834655714А300121.2087.92195.0505125912А300120.8881.11813.4166442-85412А3005720.8880.575329.1437100012А3001940.8880.888172.272Итого:45.583908.958324.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
