Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2577

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

21.9 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 / 2726 27 > Следующая >>>

ным состояниям I и II групп в соответствии с их конструктивными схемами. Расчет по предельным состояниям I группы – проверка прочности элементов подпорных стен и породы в основании, а также устойчивости положения стены против сдвига на подошве и опрокидывания. Расчет по предельным состояниям II группы – определение кренов и осадок подпорной стены, связанных с деформациями породы основания, и проверка трещиностойкости тонкостенных элементов конструкции.

Подпорные стенки рассчитывают на действие собственного веса G, активного рa и пассивного рn боковых давлений породы, а также гидростатического давления в обводненных породах

(рис. 13.30).

p	a	y tg2	45	2 ;	p y tg2	45	2 , (13.74)
	a				n

где y – глубина, на которой определяют давление.

Расчет подпорных стен

на прочность предусматрива-

ет определение изгибающих

моментов, нормальных и по-

перечных сил в сечениях сте-

ны с проверкой прочности

этих сечений. Усилия в сече-

ниях стен находят из уравне-

ний равновесия, а заанкерен-

ные стены рассчитывают как

многопролетные неразрезные

балки, защемленные в породе

и свободно опертые в местах

установки анкеров.

Подпорные стены про-

веряют также на устойчи-

Рис. 13.30. Схема дей-

вость против опрокидывания

ствия нагрузок на подпорную

и сдвига по подошве. Про-

стену тоннельного портала

верка устойчивости против

опрокидывания сводится к

252

определению расчетного момента опрокидывающих сил Mon относительно оси, проходящей через переднее нижнее ребро подошвы фундамента (точка А), и предельного момента Mnp, равного моменту всех удерживающих сил в той же оси. Проверка прочности стен против сдвига по основанию выполняется при условии, что сдвигающие силы Tсд по плоскости скольжения должны быть меньше предельной сдвигающей силы Tnp, равной сумме удерживающих сил на ту же плоскость.

Рамповые конструкции автотранспортных городских и подводных тоннелей и конструкций пандусов пешеходных тоннелей из монолитного железобетона рассчитывают как незамкнутые сверху прямоугольные рамы, лежащие на упругом основании и загруженные боковым давлением породы (рис. 13.31). Стены рамп рассчитывают как защемленные в лоток консольные балки, а лоток – как балку на упругом основании, загруженную нагрузками от транспорта и усилиями, передающимися от стен.

qвр

б)

qвр

45 - /2

в)

г)

qвр

N/ap

45 - /2

е)

д)

qвр

N0/lp

45 - /2

N1/ap

N2/ap

N0/lp

N T

253

Рис. 13.31. Схема расчета рамповых конструкций из монолитного железобетона: а, б – с консольными стенами; в, г – с распорками; д, е – с анкерами

Расчет сборных конструкций рамп и пандусов сводится к расчету стеновых, фундаментных и лотковых блоков аналогично расчету подземных конструкций тоннелей. При наличии распорок и анкеров стены рассчитывают как шарнирно опертые на продольные пояса. Распорки считают как центрально-сжатые стержни с учетом продольного изгиба, а анкеры – по несущей способности. Расчет продольных поясов производят на изгиб по схеме многопролетной неразрезной балки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой от горного давления и сосредоточенными реакциями в распорках и анкерах. Максимальные прогибы стен рампы или пандуса не должны превышать 1/200 Нр (глубины рамы) без распорок или анкеров и 1/300 Нр при их наличии. Если рампа заложена в несвязных грунтах, а уровень грунтовых вод находится выше подошвы рампы, то необходимо произвести проверку конструкции на устойчивость против всплытия.

Тоннельные опускные секции из монолитного железобетона рассчитывают в соответствии с формами поперечного сечения обделок. Секции кругового, полигонального и бинокулярного наружного очертания рассчитывают по схеме кольца в упругой или податливой среде, поскольку основным несущим элементом таких конструкций является обделка кругового очертания. Секции сводчатого очертания считают по схеме подъемистого или пологого свода, опирающегося на породу. Тоннельные секции прямоугольного и эллиптического очертания рассчитывают по схеме замкнутой рамы, так же как прямоугольные обделки тоннелей мелкого заложения. Помимо расчета на эксплуатационные нагрузки опускные секции проверяют на нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировании, опускании их в проектное положение и подводном стыковании. Конструкции подводных секций, заложенных в несвязных водонасыщенных породах, должны быть проверены на устойчивость против всплытия.

254

13.5. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ТОННЕЛЬНЫХ ОБДЕЛОК

13.5.1. Бетонные обделки

После определения внутренних усилий (изгибающих моментов и нормальных сил) в сечениях бетонной обделки проверяют их прочность. Для этого вычисляют величину предельной продольной силы Np, которую может воспринимать данное сечение, и сравнивают ее с величиной продольной силы N, полученной при статическом расчете для этого же сечения. При этом должно соблюдаться условие Np N.

Поперечные сечения тоннельных обделок сводчатого очертания обычно подвергаются внецентренному сжатию. В зависимости от условий работы обделок их рассчитывают как с учетом, так и без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения.

В общем случае внецентренно сжатые сечения бетонных обделок можно рассчитывать без учета сопротивления бетона растянутой зоны, исходя из предположения, что предельное состояние наступает в момент разрушения сжатой зоны бетона (рис.13.32). Тогда предельную продольную силу для прямоугольного сечения бетонной обделки определяют из условия

N b Rb b h 2e0 ,

(13.75)

где b – коэффициент условия работы, учитывающий неточность в назначении расчетной схемы обделки, принимают b = 0,9; – коэффициент, учитывающий вид бетона, для тяжелых бетонов= 1; Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию; b – ширина сечения, обычно b = 100 см; h – высота сечения обделки; e0 MN – величина эксцентриситета продольной силы относи-

тельно центра тяжести сечения; – коэффициент, учитывающий влияние прогиба монолитной обделки, = 1.

255

	Rb
N	RbАb	y	Аb
	x	y	Аb
	h
	Центр тя-
	жести се-
	чения
			b

Рис. 13.32. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента, рассчитываемого по прочности без учета сопротивления бетона растянутой зоны: x – высота сжатого слоя бетона; y – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее

сжатого слоя бетона обделки

Если по условиям эксплуатации обделки не допускается образование в ней трещин (например, при сооружении тоннелей в условиях большого обводнения), то расчет производят с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (рис. 13.33). В этом случае для прямоугольного сечения обделки предельную продольную силу определяют по формуле

Np Rbt b h 6e0 h 1 ,

(13.76)

где Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению; – коэффициент, принимаемый в пределах 0,7 1,0.

Расчетные сопротивления бетона Rb и Rbt в соответствующих случаях (длительность нагрузки, многократно повторяющиеся нагрузки, условия бетонирования и др.) должны умножаться на коэффициенты условий работы бетона согласно ука-

заниям СП 52-101-2003.

Приведенные формулы используются только в тех случаях, когда величина эксцентриситета приложения продольной силы с учетом прогибов не превышает следующих значений:

	Rb
	256
x	Ab
h
	Abt

e0 0,9y–

при основном сочетаний нагрузок;

e0 0,95y–

при особом сочетании нагрузок;

Рис. 13.33. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого (внецентренно сжатого) бетонного элемента, рассчитываемого по прочности с учетом сопротивления бетона растянутой зоны

к работе изгибаемых элементов. Тогда проверка прочности сечения должнапроизводитьсяизусловияработыбетонной обделки на изгиб:

M	b	R	b h2 3,5.	(13.77)
	b	bt

В случае сооружения тоннельной обделки на обводнённых участках в расчетные формулы вводят коэффициент условия работы bt = 0,9, учитывающий понижение прочности бетона под воздействием воды в обделках без наружной гидроизоляции.

Если в результате проверки выяснится, что прочность сечения недостаточна, то усиливают конструкцию обделки. При этом возможны следующие меры: изменение очертания свода (в сторону увеличения подъемистости); увеличение высоты сечения (толщины обделки); повышение класса бетона; армирование растянутой зоны сечения обделки.

13.5.2. Железобетонные обделки

Сечения сборных многошарнирных обделок работают с незначительным эксцентриситетом, и зачастую прочность обеспечивается за счет только одного бетона.

257

Производят проверку прочности сечения блока сборной обделки как для монолитной бетонной обделки по формулам (13.75) – (13.77) с учетом и без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения. Особенности расчета по этим формулам для блоков сборной обделки в том, что значение коэффициента влияния прогиба обделки на величину эксцентриситета продольной силы находится по формуле

1 1 N Ncr ,

(13.78)

где Ncr – условная критическая сила для блока, которая определяется по формуле (СП 52-101-2003)

	6,4Eb b	h	3	0,11
	6,4Eb b	h		0,11			(13.79)
Ncr						,
Ncr				0,1 e0 h	0,1	,
	l l02			0,1 e0 h

где Eb – модуль упругости бетона; l – коэффициент влияния длительного действия нагрузки на прогиб блока (принимаютl = 2 при расчете в стадии эксплуатации и l = 1 при расчете в стадии обжатия); l0 – расчетная длина блока.

При достаточной прочности сечения блока, полученной в результате проверки по двум формулам, блоки обделки армируют конструктивно. Блоки армируют плоскими сварными каркасами с контактной сваркой стержней. Для рабочих стержней применяют сталь периодического профиля классов А-II и А-III, для остальных стержней – сталь круглую класса А-I. Диаметр продольной арматуры каркасов составляет от 12 до 40 мм. Расстояние между каркасами в блоках не должно превышать 400 мм. Диаметр поперечной арматуры в каркасах принимают не менее 0,3 диаметра продольных стержней, шаг поперечных стержней не должен превышать 500 мм и 20 диаметров продольных стержней.

Минимальную толщину бетонного защитного слоя рабочей арматуры обделкиследуетприниматьвзависимостиоттолщиныблока:

h, мм	300	300 500	500
	20/30	30/40	40/50
, мм

Примечание. Числитель – в неагрессивной

258

среде, знаменатель – в агрессивной среде.

h	0
	h

Rb	А s
Rb
RscА s
RbАb	x
RbАb	Аb
RsАs
	b

Аs

Рис. 13.34. Схема усилий и эпюр напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, при расчете его прочности

Если расчетная прочность сечения обделки недостаточна по любой из формул, то блоки армируют по расчету, задаваясь площадью сечения арматуры и производя проверку прочности (рис. 13.34) согласно указаниям СП 52-101-2003.

Условие прочности для железобетонного внецентренно сжатого сечения блока записывают в виде

		,	(13.80)
N e Rb bx h0 0,5x Rsc As h0	a
где Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию;
			As – пло-

щадь сечения напрягаемой арматуры.

Далее подбирают или вычисляют высоту сжатой зоны x и проверяют выполняемость условия прочности:

N Rs As Rsc As Rb bx,

(13.81)

где Rs – расчетное сопротивление арматуры растяжению; As – площадь сечения ненапрягаемой арматуры.

259

Затем проверяют несущую способность цилиндрического стыка блоков обделки (наиболее слабого места конструкции сборной обделки):

N 0,75Rb b h 2e0 .

(13.82)

При этом условии также обеспечивается трещиностойкость сборных многошарнирных обделок. В сложных случаях целесообразно предварительно назначать сечение арматуры по минимальному проценту армирования (0,005 0,035), а затем, выполнив проверку прочности, при необходимости сделать соответствующую корректировку назначенного сечения арматуры.

Библиографический список

1. Афанасьев В.Г., Егоров А.П. Геодезия и маркшейдерское дело в транспортном строительстве. –М.: Недра, 1978. – 407 с.

2.Булычев Н.С. Механика подземных сооружений. –М.: Недра, 1982.

–270 с.

3.Гольдштейн М.Н., Царьков А.А., Черкасов И.И. Механика грунтов,

основания и фундаменты. –М.: Транспорт, 1981. –320 с.

4. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. –М.: Стройиздат, 1984. –679 с.

5. Дорман И.Я. Сейсмостойкость транспортных тоннелей. –М.:

Транспорт, 1986. –175 с.

6.Клейн Г.К., Черкасов И.И. Фундаменты городских транспортных сооружений. –М.: Транспорт, 1985. –223 с.

7.Компаниец С.А., Поправко А.К., Богородецкий А.А. Проектирова-

ние тоннелей. –М.: Транспорт, 1973. –320 с.

8.Маковский В.Л. Подводное тоннелестроение. –М.: Транспорт, 1983. –182 с.

9.Маковский Л.В. Городские подземные транспортные сооружения.

–М.: Стройиздат, 1985. –439 с.

10.Маковский Л.В. Проектирование автодорожных и городских тоннелей. –М.: Транспорт, 1993. –352 с.

260

11.Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1982. –511 с.

12.Подземные гидротехнические сооружения /В.М. Мостков, В.А.

Орлов, П.Д. Степанов и др./ Под ред. В.М. Мосткова. –М.: Высшая школа, 1986. –464 с.

13.Справочник инженера-тоннельщика /Т.М. Богомолов, Д.М. Голи-

цынский, С.И. Сеславинский и др./ Под ред. В.Е. Меркина, С.Н. Власова,

О.Н. Макарова. –М.: Транспорт, 1993. –389 с.

14.Тоннели /С.Н. Власов, В.Е. Меркин, В.П. Самойлов и др./ Под ред.

Д.И. Федорова. –М.: Транспорт, 1979. –176 с.

15.Тоннели и метрополитены /В.Г. Храпов, В.А. Демешко, С.Н. Нау-

мов и др./ Под ред. В.Г. Храпова. –М.: Транспорт, 1989. –383 с.

16.Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарьян Э.В. Основы механики горных пород. –Л.: Недра, 1977. – 503 с.

17.Фугенфиров А.А. Проектирование транспортных тоннелей: Учебное пособие. –Омск: Изд-во СибАДИ, 1998. –218 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ТОННЕЛЯХ . . . . . . . . .	4
1.1. Классификация тоннелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4
1.2. Элементы подземных сооружений . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
1.3. Технико-экономическая целесообразность и эффективность
строительства транспортных тоннелей . . . . . . . . . . . . . . . . .	10
Глава 2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАЛО-
ЖЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	18
2.1. Значение инженерно-геологических изысканий . . . . . . . .	18
2.2. Этапы инженерно-геологических исследований . . . . . . . .	20
2.3. Свойства горных пород . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
2.4. Условия залегания горных пород . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
2.5. Гидрогеологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
2.6. Температура и подземные газы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	31
Глава 3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ
СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТОННЕЛЕЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
3.1. Задачи и виды геодезических работ при строительстве тон-
нелей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
3.2. Способы трассирования и топографическая съемка местно-
сти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	34
3.3. Наземная геодезическая основа . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	35

261

<<< < Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 2526 / 2726 27 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.202120.15 Mб482569.pdf
#
07.01.2021375.69 Кб2257.pdf
#
07.01.202120.93 Mб482572.pdf
#
07.01.202121.51 Mб52575.pdf
#
07.01.202121.6 Mб142576.pdf
#
07.01.202121.9 Mб322577.pdf
#
07.01.202122.01 Mб462578.pdf
#
07.01.202122.06 Mб32579.pdf
#
07.01.2021375.82 Кб2258.pdf
#
07.01.202122.94 Mб1052581.pdf
#
07.01.202122.95 Mб112583.pdf