Антиплагиат (1052687), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Принимаемыетехнические решения и применяемые конструкции и материалы должныобеспечивать срок службы тоннелей не менее 100 лет. Межремонтные срокистроительных конструкций постоянных устройств должны составлять не менее50 лет [6], 6 обеспечивать создание конструкций удобных в изготовлении имонтаже, с широким применением механизированных способов работ.Сечение обделки принимается постоянной по всей длине тоннеля. Этообусловлено потребностью в унификации технологии производства работ припроходке щитовым способом.В выпускной квалификационной работе для сравнения и дальнейшегорасчёта было разработано два варианта тоннельной обделки:Тип 1 – сборная обделка кругового очертания из чугунных тюбингов;Тип 2 – сборная обделка кругового очертания из высокопрочных,высокоточных блоков.3.2 Сборная обделка кругового очертания из чугунных тюбингов (тип1)Обделка имеет круговое очертание наружным диаметром 8,7 метров,внутренним диаметром 8,0 метров и выполнена из чугунных тюбинговкоробчатой формы с бортами и ребрами, обращенными внутрь тоннеля.Тюбинги снабжены продольными диафрагмами, поставленными междуболтовыми отверстиями поперечных болтов, служащие дополнительнымсредством усиления жесткости бортов при опирании в борта щитовыхдомкратов.
Тюбинги соединяются между собой в кольцо шириной 0,75 м иполученные таким образом кольца объединяются между собой. Соединениятюбингов и колец выполнены на болтах М36 ГОСТ 7798-70. Материалтюбингов – чугун марки СЧ-20 ГОСТ 1412-85.Между внутренним контуром обделки и угловыми точками габарита,обеспечен зазор е1 =15 см для возможности прокладки коммуникации либодальнейшего усиления железобетонной оболочкой.Жесткое основание под конструкции пути выполняется из монолитногобетона класса по прочности на сжатие В 22,5, марки по морозостойкости F300, по водонепроницаемости W 6.
21Конструкция тюбинговой обделки с основными размерами приведена нарис. 3.1. В состав кольца входят: 12 нормальных тюбингов, 2 смежных и 1ключевой (замковый).1 – ключевой тюбинг; 2 – смежный тюбинг; 3 – нормальные тюбингиРис. 3.1 – Конструкция тоннельной обделки кругового очертания изчугунных тюбингов (тип 1)3.3 Сборная обделка кругового очертания из высокоточныхжелезобетонных блоков (Тип 2)Конструкция обделки принимается сборная из высокоточныхжелезобетонных блоков с постоянными связями растяжения в стыках,наружным диаметром 8,8 метров и внутренним диаметром 8,0 метров.Конструкция тюбинговой обделки с основными размерами приведена нарис.
3.2. В состав кольца входят: 12 нормальных тюбингов, 2 смежных и 1ключевой (замковый).Ширина кольца обделки принимается равной 1000 мм.1 – ключевой тюбинг; 2 – смежный тюбинг; 3 – нормальные тюбингиРис. 3.2 – Конструкция тоннельной обделки кругового очертания изжелезобетонных блоков (тип 2)Зазор между обделкой и породой заполняется специальным 21 раствором поддавлением, 21 препятствующим разуплотнению грунтового массива иуменьшающим осадки дневной поверхности.Водонепроницаемость обделки обеспечивается установкой по контуру 21блоков упругих 21 герметизирующих прокладок, сохраняющихводонепроницаемость обделки при давлении воды до 3 бар [7]. 21Между блоками в кольце и между кольцами предусмотрены монтажныеболтовые связи.Конструкции, необходимые для размещения коммуникаций иоборудования, крепятся к обделке с использованием анкеров фирмы «Хилти»типа HST-R-M10x90/10 и HST-R-M12x115/20.В связи с тем, что бетонные и железобетонные конструкции работают вусловиях повышенной влажности, то они подвержены систематическомупопеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению, высыханию,следовательно предусматривается применение бетонов повышенной плотностина портландцементе.Для конструкций из монолитного бетона и железобетона принят классбетона 63 по прочности на сжатие В25, марки по 35 морозостойкости F300, 35 марки поводонепроницаемости W6.
35Для изготовления сборных железобетонных блоков 21 предусмотрен бетонкласса по прочности на сжатие В45, марки по морозостойкости F300, поводонепроницаемости W10. 21Арматура для железобетонных конструкций принимается класса А240 изстали марки ВСт3сп2 и класса А400 из стали марки 25Г 2С по требованиямГОСТ 5781-82.4 РАСЧЁТ И ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТАТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИДля выбора наиболее оптимального варианта тоннельной обделкинеобходимо произвести расчёт тоннельных обделок типов 1 и 2 на основныесочетания нагрузок по предельным состояниям в соответствии снормативными требованиями [2, 6, 8], подобрать размеры элементов сеченияобделок и законструировать их.
Также необходимо произвести сравнениевариантов и выбрать наиболее оптимальный по техническим и экономическимпоказателям.4.1 Нагрузки действующие на тоннельную обделкуНагрузки, действующие на тоннельные обделки, определяются взависимости от глубины 57 заложения, геологических, гидрогеологическихусловий, 57 размеров выработки и способов производства работ.Развитие деформаций и дефектов в тоннельных обделках и их элементахво многом связано с условиями передачи и восприятия нагрузок, действующихна них. В связи с этим для оценки напряженного и деформированногосостояния тоннельной обделки и проверки несущей способности выполненырасчетно-теоретические исследования.
Исследования было решено проводитьдля двух участков которые наиболее заглублены в горные породы,относительно ГВВ:– участок 1 расположен на ПК 2071 + 58;– участок 2 расположен на ПК 2074 + 58.Для исследования было выбрано два программных комплекса (ПК)реализующих расчет конструкций методом конечных элементов (МКЭ), аименно: ПК ЛИРА-САПР 2013 и Midas GTS NX 2016.Моделирование напряженно деформированного состояния обделоквыполнялось при воздействии нагрузок основного сочетания – вертикальногогорного давления, горизонтального горного давления, гидростатическогодавления и собственного веса.Кроме того, при моделировании работы тоннельных обделок принималосьво внимание, что она взаимодействует (упруго) с окружающими ее горнымипородами.4.2 Расчёт в ПК ЛИРА-САПР 20134.2.1 Описание ЛИРА-САПР 2013Программный комплекс ЛИРА-САПР (ПК ЛИРА-САПР 2013) – этомногофункциональный программный комплекс для расчета, исследования ипроектирования конструкций различного назначения.
17Основной графической системой является система ВИЗОР-САПР, единаяграфическая среда, которая располагает обширным набором возможностей ифункций для формирования адекватных конечно-элементных и 17 суперэлементных 26 моделей рассчитываемых объектов. ВИЗОР-САПР позволяетпроизвести подробное визуальное обследование созданных моделей и ихкорректировку, описать физико-механические свойства материалов. В этой жесреде задаются связи, разнообразные нагрузки, а 17 также назначаются междуразличными загружениями с целью определения их наиболее опасныхсочетаний. 17Для расчета созданной модели был выбран нелинейный расчетныйпроцессор, предназначенный для определения напряженно-деформированногосостояния (НДС) конструкции на основе метода конечных элементов вперемещениях.4.2.2 17 Исходные данные, необходимые для расчета в ПК ЛИРА-САПР 2013Расчёт в ПК ЛИРА-САПР 2013 производился аналитическим методом, т.е.расчет основан на исследовании взаимодействия обделки и окружающегогрунтового массива как элемента единой деформируемой системы с помощьюаналитических решений.Поэтому расчётные нагрузки, действующие на конструкцию, которыенеобходимы для исходных данных, определяются согласно существующихнормативных документов [2, 6], а также с учетом конкретныхэксплуатационных параметров тоннеля.Основные нагрузки, действующие на тоннельную обделку: вертикальноегорное давление, горизонтальное горное давление, гидростатическое давление,собственный вес.Схемы к определению нагрузок для участков 1 и 2 (наиболее невыгодных)и условий заложения тоннеля для двух типов тоннельных обделок приведенына рис.
4.1 и 4.2.Рис. 4.1 – Схема к определению нагрузок действующих на тоннельнуюобделку на 1 участке с учетом сводообразованияа – для железобетонной тоннельной обделки (тип 2), б – для чугуннойтоннельной обделки (тип 1)а) б)Рис. 4.2 – Схема к определению нагрузок действующих на тоннельнуюобделку на 2 участке от полного столба грунтаа – для железобетонной тоннельной обделки (тип 2), б – для чугуннойтоннельной обделки (тип 1)Расчетные нормативно распределенные нагрузки: вертикальную игоризонтальную, кН/м2, в условиях сводообразования определяют поформулам с учетом соответствующих коэффициентов (таблица 8 [6]) и физико-механических характеристик грунтов (см.
таблицу 1.1):(4.1)а) б)(4.2)где – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый длявертикальной нагрузки – 1,6, для горизонтальной – 0,8 и длягидростатического давления – 0,9, т.к. это вызовет наиболееневыгодное загружение;– коэффициент надежность по ответственности (таблица 1 [9]).Нормативные равномерно распределенные нагрузки: вертикальную игоризонтальную, кН/м2, в условиях сводообразования определяют поформулам:(4.3)(4.4)где − нормативный удельный вес грунта, кН/м3 ( 6 см.
таблицу 1.1);− высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м;− 6 высота выработки, м;− кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива впределах сечения тоннельной обделки ( 32 см. таблицу 1.1).Высоту свода обрушения над верхней точкой обделки в условияхсводообразования для скальных грунтов определяют по 6 формуле:(4.5)где − величина пролета свода обрушения, м;– 6 коэффициент учитывающий проходку без применениябуровзрывных работ;– предел прочности грунта на сжатие, кН/м2;– коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости массива,принимаемый по 6 табл. 6 [6].Величина пролета свода обрушения, 6 определяется по формуле(4.6)Так как участок 1 (ПК 2071+58) – подводный, то грунты будут частичноили полностью обводнены (т.е.
грунт будет находиться во взвешенномсостоянии). Поэтому следует принимать в расчете вертикального игоризонтального давления удельный вес грунта во взвешенном состоянии (см.таблицу 1.1), а гидростатическое давление от полного столба водыдействующего на обделку.Расчёт произведём в табличной форме (таблица 4.1)Таблица 4.1 – Расчёт нагрузок для 1 участка с учетом теории сводообразованияТипобделкиB,мh,мL,мh1,мВертикальноедавление грунта,кН/м2Горизонтальноедавление грунта,кН/м2Гидростатическоедавление, кН/м2γf γf γf1 8,7 8,7 11,46 1,91 31,51,650,4 2,590,82,070,9127,35 166,50 205,652 8,8 8,8 11,59 1,93 31,9 50,9 2,62 2,10 127,35 166,95 206,55Для участка, где над выработкой образование свода обрушения невозможно, горное давление следует определять от полного столба грунта (т.к.толща устойчивых грунтов над тоннелем меньше двойного расстояния сводаобрушения (п.
5.5.2.3 [6]), а выше залегает грунт, не обладающийспособностью к сводообразованию) по формулам:(4.7)(4.8)где – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый длявертикальной нагрузки – 1,1, для горизонтальной – 0,8 и длягидростатического давления – 0,9, т.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
