Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Внутренние усилия в обделке туннеля в период эксплуатации




В практике проектирования туннелей сущестауют два подхода:

I. Туннели рассчитывают, не учитывая условие (4.22), с учетом внутреннего напора воды; и

II. При выполнений условия (4.22) считают, что внутренний напор воды воспринимает окружающая тун­нель порода. Для этих двух подходов в табл. 6 и 7 и на рис. 4 и 5 приведены внутренние усилия в обделке туннеля.

Внутренние усилия находим, суммируя усилия, вычисленные от различных нагрузок, в соответствующих сечениях.

 

Внутренние усилия в обделке туннеля в период эксплуатации. Таблица 6

С учетом влияния внутреннего напора воды
Угол θ, рад Mn кН*м/м Nn кН/м M кН*м/м N кН/м
  11.61 119.39 12.79 133.41
пи/4 -10.32 173.78 -11.49 193.79
пи/2 4.53 240.21 5.07 269.16
3/4пи -0.81 269.21 -1.2 303.13
пи 1.47 280.73 1.97 316.5

 

Рис. 5 Эпюры суммарных М и N в обделке с учетом внутреннего напора

Проверим условие (4.22) возможности расчета обделки туннеля без учета влияния внутреннего напора воды

Pw: Kob=360:3.9*106*1 = 9.23*10-5 < 1:7

следовательно, внутренний напор воды в расчетах можно не учитывать. Внутренние усилия в обделке без учета этого фактора приведены в табл.7

 

 

Внутренние усилия в обделке туннеля в период эксплуатации. Таблица 7

Без учета влияния внутреннего напора воды
угол Mn Nn M N
  11.44 110.93 12.62 124.95
пи/4 -10.51 163.7 -11.68 183.71
пи/2 4.27 226.24 4.81 255.19
3/4пи -1.13 251.34 -1.52 285.26
пи 1.13 261.24 1.63 297.01

 

 

Рис. 6 Эпюры суммарных М и N в обделке без учета внутреннего напора

Железобетонную обделку проектируем прочной и трещиностойкой. Расчет проводим с учетом внутреннего давления воды в туннеле.

Оценка толщины обделки туннеля из условия ее трещиностойкости

Анализ внутренних усилий по кольцу обделки (табл. 6) показывает, что все ее сечения внецентренно-растянуты. Наиболее опасным является сечение в шелыге

(θ = 0), где действуют наи­больший изгибающий момент Мn = 11.61 кН*м и растягивающая сила Nл =119.39кН.

Оценку толщины обделки производим по условию (4.54), где геометрические характеристики приведенного сечения приближенно принимаем Wred=1.08bhk2/6; Ared=1.1bhk.Расчетное сопротив­ление бетона на растяжение по приложению 3 Rbt,ser = 0.105 кН/см2. Коэффициент сочетания нагрузок для туннелей I класса в период эксплуатации γlc =1,0. Коэффициент условия работы для железобетонных обделок при Ко = 3.6 кН/см3 γc =1,3. Коэффициент γl= 1 при однорядном армировании сечения. Для вы­числения коэффициента задаемся коэффициентом армирования сечения µ = 0,003, диаметром арматуры d = 20 мм, находим

Тогда

Коэффициент , где С = 6,1 по приложению 7,

a = a1+d/2 - расстояние от растянутой грани до центра тя­жести арматуры. При этом защитный слой бетона при hk= 0,3...0,5м и неагрессивной воде-среде принимаем

a ≥ 40мм, a1≥d.

С учетом этого, a = 40 + 20: 2 = 50 мм. Высоту растянутой зо­ны приближенно оценим, предположив, что напряжения в сече­нии распределены по линейному закону. Найдем их значения на внутренней и наружной гранях обделки

 

 

 

Таблица 8

угол кН/м2 кН/м2 МПа МПа
  674.59 -131.91 0.6746 -0.132
пи/4 36.79 753.11 0.0368 0.7531
пи/2 703.22 388.64 0.7032 0.3886
3/4пи 583.72 639.97 0.5837 0.6399
пи 689.06 586.98 0.6891 -0.5869

 

Следовательно, сечение по всей толщине обделки растянуто, то есть ht = hk = 40 см.

 

Подставив в (4.54) значения коэффициентов и внутренних уси­лий Мn и Nn получим уравнение

1339,065 hk2 - 546,28hk - 82,7=0,

решая которое определим минимальную толщину обделки туннеля

hk =

 

Для дальнейших расчетов следует принимаем толщину обделки hk = 55 см.

Однако обделку можно принять нетрещиностойкой, тогда необходимо проверить ее на минимальную величину раскрытия трещин. Допустимая величина раскрытия трещин acr=0,1мм (для сооружений 1 класса)

0,0016мм < 0,1мм – условие выполняется

Следовательно толщину обделки оставляем 40см

 

Подбор кольцевой арматуры

Подбор кольцевой арматуры производим /10/ в опасном сечении. При θ= 0, где

М = 12.79 кН*м, N = 133.41 кН, расчетные ха­рактеристики бетона и арматуры см. табл.2 и 3. Рабочая высота сече­ния – h0 = 40 - 5 = 35 см. Принимаем a’= а = 5 см. Устанавливаем случай внецентренного растяжения:

eо = М:N = 12.79*100:133.41 = 9.58 м < 0,5hk-a=15см,

следовательно имеем случай малых эксцентриситетов, расчет ведем по формулам (4.43)

е = hk/2 - a - eо = 5.42; e’ = hk/2-a’+eo = 24.58

Здесь γn - коэффициент надежности по назначению, принимаемый для I класса туннелей γn =1,25.

Проверяем полученные площади арматуры по минимальной площа­ди

As<As,min, As’<As,min Поэтому принимаюAs= As’=5,25

Проверяем площадь арматуры A’s = 5,25 см2 по другим сечениям. Результаты сведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Угол (θ) е е' As As
  5,42 24,58 2,96 0,65
π/4 20,93 9,07 1,59 3,66
π /2 13,12 16,88 4,1 3,19
3/4 π 15,4 14,6 3,99 4,21
π 14,38 15,62 4,46 4,11

 

Принимаем для подбора арматуры у наружной грани обделки пло­щадь Аs = 5,25 см2. По приложению 9 находим что арматура класса А-III прокатывается, начиная с диаметра 10 мм. Учитывая, что при hk < 150 мм, шаг рабочей арматуры S ≤ 200 мм, а при hk > 400 мм S> 150 мм, шаг S < 1,5 hk - 600 мм. Но приложе­нию 10 принимаем кольцевую арматуру у наружной грани обделки Ø12 А-III, S =250 мм As = 5,65см2. Распределительную ар­матуру принимаем по площади Asr≥0.15As=0,15*5,65 = 0,85см2 при шаге Sr ≤ 500 мм: Ø 8 А-I, Sr=500мм,

Asr =1,01 см2.

Для внутренней грани обделки подбор арматуры производим ана­логично по площади As= 5,25 см2. Для рабочей кольцевой арма­туры принимаем Ø12 А-III, S = 200 мм,As = 5,65 см2. Для расп­ределительной по площади Asr ≥ 0,15*5,65 = 0,85 см2 принимаем Ø8 А-III, S= 500 мм, Asr = 1,01 см2. Толщина защитного слоя:

для рабочей арматуры а, = a-d/2= 50-12/2 = 44 мм;

для распределительной арматуры: a1r=a-d/2-dr=50-12/2-8=36мм > 30 мм.

На чертеже показана схема армирования обделки туннеля.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...