диплом (1204397), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Нормативное горное давление на обделку тоннеля рассчитывается без учета сводообразования, т.е., принимается равным нагрузке от веса всей толщи пород над тоннелем до земной поверхности.
Нормативные вертикальную и горизонтальную нагрузки 
и 
, 
определяют по формулам (5.7) и (5.8):
(5.7)
(5.8)
где 
нормативный удельный вес грунта соответствующего слоя напластования, 
; 
толщина соответствующего слоя напластования, м; 
– кажущийся угол внутреннего трения грунтового массива в пределах сечения тоннельной обделки, градус
Расчетные нагрузки определяются путем умножения величин нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузки. Расчетная величина вертикального горного давления 
и горизонтального горного давления 
, без учета сводообразования, от веса всей толщи пород над тоннелем до земной поверхности определяют по формулам (5.5) и (5.6).
Параметры для определения нагрузок приведены в таблице 5.3.
Таблице 5.3
Параметры для определения нагрузок
| № | Наименование пород | f | B(м) | γi | hi | φK(град.) |
| 1 | Конгломерат | 3 | 11,9 | 21 | 5 | 42 |
| 2 | Суглинок | 0,6 | 11.9 | 17,5 | 2,5 | 25 |
Определенные значения нормативных и расчетных нагрузок приведены в таблице 5.4.
Таблице 5.4
Определенные значения нормативных и расчетных нагрузок
| № | Наименование пород | f | qн (кН/м2) | pн (кН/м2) |
|
| qр (кН/м2) | pр (кН/м2) |
| 1 | Конгломерат | 3 | 148,75 | 47,28 | 1,1 | 1,2 | 163,63 | 56,74 |
5.1.3. Расчет нагрузки от собственного веса тоннельной обделки
Нагрузки от собственного веса тоннельной обделки определяется автоматически в программном комплексе «Лира 9.6» исходя из геометрических параметров тоннельных обделок.
5.2. Расчет тоннельных обделок
Анализируя результаты расчета тоннельной обделки по методам, перечисленным выше, к дальнейшей разработке принимается с использованием программного комплекса «Лира 9.6», задавая замену упругой среды – упругими опорами (КЭ 51 и КЭ 56).
Схема для определения координат узлов и координаты узлов и суммарные сосредоточенные нагрузки приведены на рисунке 5.6 и в таблице 5.5 и 5.6.
Рис.5.6. Схема для определения координат узлов
Таблица 5.5
Координаты узлов
| Номер узла | Координаты | |
| Х(м) | Z(м) | |
| 1 | -5,35 | -8,15 |
| 2 | -5,40 | -6,75 |
| 3 | -5,55 | -5,25 |
| 4 | -5,35 | -3,85 |
| 5 | -4,75 | -2,55 |
| 6 | -3,85 | -1,50 |
| 7 | -2,70 | -0,65 |
| 8 | -1,35 | -0,20 |
| 9 | 0,00 | 0,00 |
| 10 | 1,35 | -0,20 |
| 11 | 2,70 | -0,65 |
| 12 | 3,85 | -1,50 |
| 13 | 4,75 | -2,55 |
| 14 | 5,35 | -3,85 |
| 15 | 5,55 | -5,25 |
| 16 | 5,4 | -6,75 |
| 17 | 5,35 | -8,15 |
Таблица 5.6
Суммарные расчетные усилия сосредоточенных нагрузок в узлах от горизонтального и вертикального горного давления с учетом собственного веса
| Номер узла | Крепости пород | |||||
| f =0,8 | f =3 | f =9 | ||||
| q(кН/м2) | p(кН/м2) | q(кН/м2) | p(кН/м2) | q(кН/м2) | p(кН/м2) | |
| 1,17 | 0,000 | 118,622 | 0,000 | 38,3 | 0,000 | 7,378 |
| 2,16 | 0,000 | 245,717 | 0,000 | 79,436 | 0,000 | 15,238 |
| 3,15 | 33,937 | 249,953 | 16,363 | 83,691 | 6,334 | 15,238 |
| 4,14 | 135,748 | 237,244 | 65,452 | 79,436 | 25,366 | 14,229 |
| 5,13 | 263,012 | 207,59 | 122,722 | 68,088 | 47,505 | 12,384 |
| 6,12 | 364,823 | 152,514 | 175,9 | 52,484 | 64,923 | 10,013 |
| 7,11 | 432,697 | 105,912 | 212,719 | 35,462 | 79,175 | 6,851 |
| 8,10 | 475,118 | 63,5475 | 224,99 | 19,859 | 83,9 | 3,425 |
| 9 | 492,08 | 0,000 | 229,082 | 0,000 | 85,509 | 0,000 |
Примечание: результаты расчета и эпюры усилия в узлах приведены в приложении Б.
Расчетная схема тоннельной обделки приведена на рисунке 5.7. иосновная система приведена на рисунке 5.8.
Рис.5.7.Расчетная схема
Рис.5.8.Основная система
Определяются жесткости упругоподатливых связей в зоне упругого отпора элементы № 17-26.
Жесткость упругоподатливой связи КЭ-51 на боковой поверхности тоннельной обделки от действия горизонтальной нагрузки (по направлению оси х) определяется по формуле
(5.9)
где 
- коэффициент постели грунта по боковой поверхности тоннельной обделки (коэффициент упругого равномерного сжатия грунта при действии горизонтальной нагрузки);
– контактная площадь грунта по боковой поверхности тоннельной обделки, м2; 
- коэффициент упругого отпора за стеной тоннельной обделки, тс/м3.
Жесткость упругоподатливой связи КЭ-56 под пятой тоннельной обделки от действия горизонтальной и вертикальной нагрузки (по направлению оси х и z) определяется по формуле
(5.10)
где - коэффициент постели грунта по боковой поверхности тоннельной обделки и под пятой (коэффициент упругого равномерного сжатия грунта при действии горизонтальной и вертикальной нагрузки); – контактная площадь грунта по боковой поверхности тоннельной обделки и по пяте обделки, м2; 
- коэффициенты упругого отпора за стеной тоннельной обделки и под пятой, тс/м3.
Жесткости упругоподатливых связей в зоне упругого отпорапри f=3.0; 9,0; определяются аналогично расчету, приведенному выше, результаты расчета сведены в таблицу 5.7.
Таблица5.7
Геометрические характеристики конечных элементов расчетной модели тоннельной обделки
| № элемента | Длина | h(м) | b(м) | EFx 108 | EFz108 | |||||
| Крепости | Крепости | |||||||||
| f=0,8 | f=3,0 | f=9,0 | f=0,8 | f=3,0 | f=9,0 | |||||
| 1-16 | 1,425 | 0,4-1 | 1 | - | - | - | - | - | - | |
| 18-25 | - | - | 1 | - | 6,467 | 35,93 | - | - | - | |
| 17,26 | - | 0,75-1,15 | 1 | - | - | - | - | 15,64 | 105,8 | |
5.3. Проверка прочности сечений обделки
Проверка прочности тоннельной обделки выполняется по вычисленным усилиям в соответствии с нормами СП 52-101-2003[5]и с учетом особенностей изложенных в СП 122.13330.2012[4]. Необходимо произвести проверку в трех наиболее характерных сечениях: в замковом сечении и в сечении с максимальным отрицательным моментом и в пяте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
