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

Текст из файла (страница 3)

Приведенным в таблице 4.2. неисправностям, обнаруженным при обследовании обделки тоннеля присвоены 2 и 3 категории по показателям ремонтопригодности и несущей способности. Это свидетельствует о том, что исследуемое сооружение является «остродефектным», а в соответствии с СП 13-102-2003 даже аварийным.

В связи с неудовлетворительным технических состоянием тоннеля и его несоответствия современному габариту приближения строения «С»(рис. 4.6.), необходимо выполнить комплекс ремонтно-восстановительных мероприятий уровня, как минимум, капитального ремонта или реконструкции.

Рис. 4.1. Поперечная трещина проходящая по швам и камням кладки.

Рис. 4.2. Выпучивание камней в стенке обделки на длине 195см

Рис. 4.3. Вывал кладки в своде тоннельной обделки, размером 50х60х80см.

Рис. 4.4. Выщелачивание раствора кладки.

Рис. 4.5. Вымывание раствора из швов кладки

Рис. 4.6. Вывал породы за нишей.

Рис. 4.7. Сколы бетона с обнажением рабочей арматуры по ригелям галереи.

Рис. 4.8. Негабаритность тоннеля под современный габарит "С"

(в качестве примера, по кольцу №20)

Наиболее целесообразным решением является реконструкция тоннеля под однопутное движение поездов.

5. РАСЧЕТ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТОННЕЛЬНОЙ ОБДЕЛКИ.

Расчет тоннельной обделки выполнен в сертифицированном программном комплексе «Лира», который реализует метод конечных элементов.

Для произведения расчета необходимо:

1. Определить действующие на тоннельную обделку нагрузки;

2. Сформировать расчетную схему.

5.1. Определение нагрузок.

Рис. 5.1. Схема к определению горного давления.

Определение нагрузок, действующих на тоннельную обделку, следует определять согласно СП 122.13330.2012 [1], а так же Методическим рекомендациям ЦНИИС[8]. Расчет существующей тоннельной обделки реконструируемого тоннеля будет производится на два вида сочетаний нагрузок:

1. Основное сочетание, которое включается в себя нагрузки от горного давления и собственного веса тоннельной обделки.

2. Особое сочетание, включает в себя, помимо нагрузок основного сочетания, нагрузки от сейсмического воздействия.

5.1.1. Основное сочетание нагрузок.

Нормативные равномерно распределенные нагрузки от горного давления: вертикальную q^н и горизонтальную p^н, т/м², в условиях сводообразования определяют по формулам:

(5.1)

(5.2)

где h₁ ­­­­– высота свода обрушения над верхней точкой обделки, м;

γ – нормативный удельный вес грунта, γ = 2 т/м²;

h – высота выработки, h = 8,428 м;

φ^к – кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива в пределах сечения тоннельной обделки, градус, определяемый по формуле , где f – коэффициент крепости.

Высота свода обрушения над верхней точкой обделки в условиях сводообразования определяется по формуле:

где L – величина пролета свода обрушения, определяемая по формуле:

f – коэффициент крепости по шкале проф. М.М. Протодьяконова;

b – величина пролета выработки, b = 10,668 м.

Расчетные нагрузки определяются по формулам:

где γ_f – коффиценты надежности, равные для вертикальной нагрузки

γ_f = 1,6, для горизонтальной γ_f = 1,2.

В горном массиве, вмещающим в себя тоннель имеются тектонические нарушения, в зоне которых коэффициент крепости на порядок ниже остального массива, следовательно, необходимо произвести дополнительный расчет нагрузок для зоны нарушений.

Схема к определению величины горного давления на основании гипотезы М.М. Протодьяконова приведена на рис. 5.1.

Расчет нагрузок для нормальных условий с крепостью породы f = 1.5:

Расчет нагрузок для зоны тектонического нарушения с крепостью породы f = 0,8:

5.1.2. Особое сочетание нагрузок.

При особом сочетании нагрузок к основному сочетанию добавляются сейсмические нагрузки.

К таким нагрузкам, воздействующим на тоннельную обделку при землетрясениях, относят инерционную нагрузку от собственного веса обделки и сейсмическое инерционного горное давление.

Инерционная нагрузка от собственного веса обделки прикладывается в виде сосредоточенных сил S_n в каждую вершину расчетной схемы тоннельной обделки.

Величину сосредоточенной силы S_n определяют по формуле:

, (5.7)

где – произведение, оценивающее период и форму собственных колебаний обделки как системы материальных точек, тоннельные обделки обладают значительной жесткостью и работаю совместно с окружающим массивом, который препятствует развитию собственных сесмических колебаний обделки; в этом случает произведение принимается равным 1,5;

k_c – коэффициент сейсмичности, принимаемый равным 0,05 при расчетной сейсмической бальности 8;

G_n – собственный вес кольца обделки шириной b, сосредоточенный в точке n.

Рис. 5.2. Схема к определения инерционных нагрузок от собственного веса тоннельной обделки.

Значения инерционных нагрузок от собственного веса тоннельной обделки приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Инерционные нагрузки от собственного веса тоннел

ной обделки.

Сейсмическое инерционное горное давление представляет собой нагрузку, вызванную инерционными силами масс горной породы при колебаниях. Ее рассматривают равномерно распределенной по пролету в высоте обделки.

Расчетная величина вертикального сейсмического инерционного горного давления во всех случаях:

, (5.8)

где q – расчетная величина вертикального горного давления, определенная без учета сейсмичности.

Расчет сейсмической нагрузки:

37.54=1.88 т/м2

5.2.Формирование расчетной схемы.

Тоннельная обделка подковообразного очертания рассчитывается как подъемистый свод в упругой среде, при этом можно считать, что благодаря значительным силам трения в подошве, пяты свода горизонтальных смещений не получают. Расчет ведется с учетом упругого отпора, который учитывается на той части контура облицовки, которая при деформации получает перемещение в сторону породы.

Расчетная схема для тоннельной обделки в породах крепостью f=1.5 показана на рисунке 5.3.

Рис. 5.3. Расчетная схема тоннельноя обделки(породы крепостью f=1.5).

Упругий отпор грунта за стеной задается через коэффициент упругого отпора, равного . Упругий отпор грунта под пятой задается через коэффициент упругого отпора, равного .

Исходные данные для пород крепостью f=1.5 приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Исходные данные

Расчетная схема для тоннельной обделки в породах крепостью f=0.8 отличается отсутствием упругого отпора, так как крепость породы f<1, и будет выглядеть, как показано на рисунке 5.4.

Характеристики

Список файлов ВКР