ВКР Поплавский ПЗ (1052688), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В соответствии с нормативными требованиями [4] и картой ОСР-2015-В (для объектов повышенной ответственности), сейсмичность района работ составляет 6 баллов по шкале MSK-64.

1.4 Гидрогеологические условия строительства

По характеру водного режима водоток «А», пересекаемый трассой тоннеля, относится к дальневосточному типу с преобладанием дождевого питания, для которого характерен низкий сток в зимний период и паводочный режим в тёплую половину года.

Водопроницаемость горного массива за счет наличия интенсивной трещиноватости значительная.

Коэффициенты фильтрации водовмещающих грунтов:

- пластичная супесь – 0,1-0,5 м/сут;

- сильнотрещиноватый глинистый сланец – 35-40 м/сут.

Подземные воды неагрессивны для бетонов любой марки по водонепроницаемости.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ И КОНСТРУКЦИИ ПУТИ

2.1 Параметры проектирования продольного профиля

Однопутная железнодорожная линия II категории, с электрической тягой, расположена в тоннеле длиной 3329 м. Тоннель прямолинеен в плане, продольный профиль двускатный с пологим нижним разделительным участком, имеющим уклон 3‰ от середины в обе стороны. Наибольший уклон в пути в тоннеле составляет 11‰. Наибольший уклон пути на подходах к тоннелю (на рамповых участках) составляет 14‰. Длина приёмо-отправочных путей – 1050 м [5].

Портал в западном направлении (далее портал З) расположен на ПК 2057 + 79. Проектная отметка портала З – 88,429 м, отметка земли в этой точке – 95,700 м. Западный рамповый участок имеет длину 637,20 м. Портал в восточном направлении (далее портал В) расположен на ПК 2091 + 08. Проектная отметка портала В – 88,113 м, отметка земли в этой точке – 95,850 м. Восточный рамповый участок имеет длину 689,29 м.

Глубина заложения тоннеля под руслом водотока «А» (относительно дна) достигает 2,1-6,4 м с постепенным выходом на поверхность земли на левом и правом берегу реки.

Поперечный профиль проектируемого тоннеля с грунтовыми условиями изображен на чертеже №1.

2.2 Габарит приближения строения

Внутреннее очертание тоннельной обделки назначено с учётом размещения габарита приближения строений “С” для прямых участков по ГОСТ 9238-2013 электрифицированных железных дорог с контактной подвеской с несущим тросом, а также, с учётом размещения за пределами габарита приближения строений:

• системы водоотвода;

• устройств СЦБ и связи;

• светильников и кабельных сетей;

• путевых ящиков;

• волновода;

• трубопровода сжатого воздуха;

• противопожарного трубопровода.

2.3 Верхнее строение пути

Предусматривается безбалластная конструкция пути на железобетонных рамах МГР-Т4-2 с охранным уголком. Эта конструкция пути применяется в тоннелях и на подходах к каждому порталу (по 4 рамы). Конструкция рамы МГР-Т4 приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1 – Конструкция малогабаритной рамы МГР-Т4

Рельсы Р65 бесстыковые, объёмнозакалённые, конец плети бесстыкового пути вынесен за пределы тоннеля на 300 м. Скрепление раздельного типа КБ-65. Клемные болты, гайки, пружинные шайбы скрепления КБ-65 предварительно оцинкованы.

Для обеспечения совместной работы рам с обделкой под подвижным составом рамы прижимаются анкерами. Натяжение одного анкера 8 тс. Количество анкеров – 6 шт. на раму.

Железобетонные лежни контактируют с путевым бетонным слоем через амортизирующие прокладки.

Внутренний проём рам заполняется бетоном, который служит упором препятствующим смещению рам.

Путевой бетон имеет поперечный профиль, обеспечивающий сток воды в водоотводные лотки.

На рамы крепится охранный уголок 160´160´16мм. Крепление производится путевыми шурупами – 8 шт. на раму. Шурупы ввинчиваются в деревянный вкладыш, пропитанный антисептиком, заложенный в раме (конструктивное отверстие). В месте крепления (под уголок) укладывается резиновая прокладка.

2.4 Конструкция пути на участках переменной жесткости

К тоннельному участку безбалластного пути примыкают участки пути переменной жёсткости (на каждом портале). Данные участки предназначены для плавного перехода от пути на балласте к безбалластному пути в тоннеле. Длина каждого участка 25 м.

Перед порталами уложены «челноковые» железобетонные шпалы. Челноковые шпалы (ТУ 5864-004-01124323-2000) имеют отверстия под закладные болты для крепления охранного контруголка. Контруголок заканчивается башмаком.

Толщина щебёночного балластного слоя под шпалой 400мм. Щебень фракции 25-60 мм по нормативным требованиям ГОСТ 7392-85.

Балластная призма уложена на железобетонную плиту толщиной 1100мм, бетон класса В22,5.

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК

3.1 Основные параметры проектируемой тоннельной обделки

Проектируемый подводный тоннель предназначен для пропуска подвижного состава. Во внутреннем очертании необходимо предусмотреть размещение габарита приближения строения “С”, дренажных лотков, сантехнического и электрооборудования, коммуникаций, устройств сигнализации и связи, также, не менее одного эвакуационного прохода вдоль всего тоннеля шириной не менее 0,9 м, согласно нормативным требованиям [6].

Внутреннее поперечное сечение для производства работ принято кругового очертания в связи с использование щитового способа проходки, при помощи ТПМК типа «LOVAT RME» на полное сечение.

Обделка используется сборная, она должна обладать достаточной прочностью, водонепроницаемостью и долговечностью. Принимаемые технические решения и применяемые конструкции и материалы должны обеспечивать срок службы тоннелей не менее 100 лет. Межремонтные сроки строительных конструкций постоянных устройств должны составлять не менее 50 лет [6], обеспечивать создание конструкций удобных в изготовлении и монтаже, с широким применением механизированных способов работ.

Сечение обделки принимается постоянной по всей длине тоннеля. Это обусловлено потребностью в унификации технологии производства работ при проходке щитовым способом.

В выпускной квалификационной работе для сравнения и дальнейшего расчёта было разработано два варианта тоннельной обделки:

Тип 1 – сборная обделка кругового очертания из чугунных тюбингов;

Тип 2 – сборная обделка кругового очертания из высокоточных железобетонных блоков.

3.2 Сборная обделка кругового очертания из чугунных тюбингов (Тип 1)

Обделка имеет круговое очертание наружным диаметром 8,7 метров, внутренним диаметром 8,0 метров и выполнена из чугунных тюбингов коробчатой формы с бортами и ребрами, обращенными внутрь тоннеля. Тюбинги снабжены продольными диафрагмами, поставленными между болтовыми отверстиями поперечных болтов, служащие дополнительным средством усиления жесткости бортов при опирании в борта щитовых домкратов. Тюбинги соединяются между собой в кольцо шириной 0,75 м и полученные таким образом кольца объединяются между собой. Соединения тюбингов и колец выполнены на болтах М36 ГОСТ 7798-70. Материал тюбингов – чугун марки СЧ-20 ГОСТ 1412-85.

Между внутренним контуром обделки и угловыми точками габарита, обеспечен зазор е₁ =15 см для возможности прокладки коммуникации либо дальнейшего усиления железобетонной оболочкой.

Жесткое основание под конструкции пути выполняется из монолитного бетона класса по прочности на сжатие В 22,5, марки по морозостойкости F 300, по водонепроницаемости W 6.

Конструкция тюбинговой обделки с основными размерами приведена на рис. 3.1. В состав кольца входят: 12 нормальных тюбингов, 2 смежных и 1 ключевой (замковый).

1 – ключевой тюбинг; 2 – смежный тюбинг; 3 – нормальные тюбинги

Рис. 3.1 – Конструкция тоннельной обделки кругового очертания из чугунных тюбингов (Тип 1)

3.3 Сборная обделка кругового очертания из высокоточных железобетонных блоков (Тип 2)

Конструкция обделки принимается сборная из высокоточных железобетонных 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 на рис. 3.2. В состав кольца входят: 12 нормальных тюбингов, 2 смежных и 1 ключевой (замковый).

Ширина кольца обделки принимается равной 1000 мм.

1 – ключевой тюбинг; 2 – смежный тюбинг; 3 – нормальные тюбинги

Рис. 3.2 – Конструкция тоннельной обделки кругового очертания из железобетонных блоков (Тип 2)

Зазор между обделкой и породой заполняется специальным раствором под давлением, препятствующим разуплотнению грунтового массива и уменьшающим осадки дневной поверхности.

Водонепроницаемость обделки обеспечивается установкой по контуру блоков упругих герметизирующих прокладок, сохраняющих водонепроницаемость обделки при давлении воды до 3 бар [7].

Между блоками в кольце и между кольцами предусмотрены монтажные болтовые связи.

Конструкции, необходимые для размещения коммуникаций и оборудования, 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 в условиях повышенной влажности, то они подвержены систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию, увлажнению, высыханию, следовательно предусматривается применение бетонов повышенной плотности на портландцементе.

Для конструкций из монолитного бетона и железобетона принят класс бетона по прочности на сжатие В25, марки по морозостойкости F300, марки по водонепроницаемости W6.

Для изготовления сборных железобетонных блоков предусмотрен бетон класса по прочности на сжатие В45, марки по морозостойкости F300, по водонепроницаемости W10.

Арматура для железобетонных конструкций принимается класса А240 из стали марки ВСт3сп2 и класса А400 из стали марки 25Г2С по требованиям ГОСТ 5781-82.

4 РАСЧЁТ И ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ

Для выбора наиболее оптимального варианта тоннельной обделки необходимо произвести расчёт тоннельных обделок типов 1 и 2 на основные сочетания нагрузок по предельным состояниям в соответствии с нормативными требованиями [2, 6, 8], подобрать размеры элементов сечения обделок и законструировать их. Также необходимо произвести сравнение вариантов и выбрать наиболее оптимальный по техническим и экономическим показателям.

4.1 Нагрузки действующие на тоннельную обделку

Нагрузки, действующие на тоннельные обделки, определяются в зависимости от глубины заложения, геологических, гидрогеологических условий, размеров выработки и способов производства работ.

Развитие деформаций и дефектов в тоннельных обделках и их элементах во многом связано с условиями передачи и восприятия нагрузок, действующих на них. В связи с этим для оценки напряженного и деформированного состояния тоннельной обделки и проверки несущей способности выполнены расчетно-теоретические исследования. Исследования было решено проводить для 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), а именно: ПК ЛИРА-САПР 2013 и Midas GTS NX 2016.

Моделирование напряженно деформированного состояния обделок выполнялось при воздействии нагрузок основного сочетания – вертикального горного давления, горизонтального горного давления, гидростатического давления и собственного веса.

Кроме того, при моделировании работы тоннельных обделок принималось во внимание, что она взаимодействует (упруго) с окружающими ее горными породами.

4.2 Расчёт тоннельной обделки в ПК ЛИРА-САПР 2013

4.2.1 Описание ЛИРА-САПР 2013

Программный комплекс ЛИРА-САПР (ПК ЛИРА-САПР 2013) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, исследования и проектирования конструкций различного назначения.

Основной графической системой является система ВИЗОР-САПР, единая графическая среда, которая располагает обширным набором возможностей и функций для формирования адекватных конечно-элементных и супер элементных моделей рассчитываемых объектов. ВИЗОР-САПР позволяет произвести подробное визуальное обследование созданных моделей и их корректировку, описать физико-механические свойства материалов. В этой же среде задаются связи, разнообразные нагрузки, а также назначаются между различными загружениями с целью определения их наиболее опасных сочетаний.

Для расчета созданной модели был выбран нелинейный расчетный процессор, предназначенный для определения напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции на основе метода конечных элементов в перемещениях.

4.2.2 Исходные данные, необходимые для расчета в ПК ЛИРА-САПР 2013

Характеристики

Список файлов ВКР