- •2. Основная тоннельная терминология.
- •1. Определение тоннеля. Классификация тоннелей.
- •3. Общие представления о способах сооружения тоннелей.
- •8. Требования к внутреннему очертанию тоннельной обделки.
- •4. Преодоление высотных препятствий.
- •5. Преодоление контурных препятствий.
- •6. Преодоление водных препятствий.
- •7. Городские уличные пересечения.
- •9. Пример внутреннего очертания тоннельной обделки однопутного тоннеля при наличии бокового горного давления.
- •10. Пример внутреннего очертания тоннельной обделки однопутного тоннеля без бокового горного давления.
- •11. Пример внутреннего очертания тоннельной обделки двухпутного тоннеля при наличии бокового горного давления.
- •12. Пример внутреннего очертания тоннельной обделки двухпутного тоннеля без бокового горного давления.
- •13. Основные сведения о материалах для тоннельных обделок.
- •14. Конструктивные формы монолитных тоннельных обделок с обратным сводом.
- •15. Конструктивные формы монолитных тоннельных обделок без обратного свода.
- •16. Пример проектирования нижней (ниже у.Г.Р.) части тоннельной обделки однопутного тоннеля с одним водоотводным лотком.
- •17. Пример проектирования нижней (ниже у.Г.Р.) части тоннельной обделки однопутного тоннеля с двумя водоотводными лотками.
- •18. Пример проектирования нижней (ниже у.Г.Р.) части тоннельной обделки двухпутного тоннеля с одним водоотводным лотком.
- •19. Пример проектирования нижней (ниже у.Г.Р.) части тоннельной обделки двухпутного тоннеля с двумя водоотводными лотками.
- •20. Конструкция внутренней гидроизоляции: торкрет армированный (по сетке) и неармированный.
- •22. Конструкция внутренней гидроизоляции: металлоизоляция.
- •21. Конструкция внутренней гидроизоляции: оклеечная гидроизоляция.
- •23. Общие положения (в соответствии со сНиП 32-04-97).
- •24. Виды нагрузок и воздействий и их сочетания.
- •26. Нагрузки от собственного веса.
- •27. Нагрузки от гидростатического давления.
- •28. Понятие об упругом отпоре породы при совместной работе обделки и окружающего её грунтового массива.
- •29. Основные положения расчёта тоннельных обделок.
- •30. Расчётная схема метода Метрогипротранса (метод сил).
- •31. Расчётная схема по методу перемещений.
- •32. Проверка прочности бетонных обделок.
- •33. Общие представления о горном способе работ по сооружению тоннелей. Особенности работ по проходке тоннелей и способы по преодолению сложностей подземных условий работ.
- •34. Примеры разработки сечения выработки за один приём и по частям. Понятие об опережающих выработках и их назначение.
- •35. Принципиальная схема сооружения тоннеля способом сплошного сечения.
- •36. Принципиальная схема сооружения тоннеля способом нижнего уступа (параллельная схема работ с бетонированием обделки за один приём).
- •37. Принципиальная схема сооружения тоннеля способом нижнего уступа (последовательная схема работ с бетонированием обделки за один приём).
- •38. Принципиальная схема сооружения тоннеля способом нижнего уступа (параллельная схема работ с бетонированием обделки за два приёма).
- •39. Принципиальная схема сооружения тоннеля способом нижнего уступа (последовательная схема работ с бетонированием обделки за два приёма).
- •40. Ручная и механизированная разработка грунта. Общие понятия о разработке грунта в забое буровзрывным способом.
- •42. Погрузка породы в забое и её транспортировка из тоннеля.
- •41. Временная крепь и её назначение. Стальная арочная крепь. Анкерная крепь.
- •43. Породопогрузочные машины, принцип действия и условия применения.
- •44. Транспорт в подземных выработках, его задачи, виды и организация движения.
- •45. Схемы организации работ по бетонированию обделок.
- •46. Машины, механизмы и оборудование для бетонирования тоннельных обделок.
- •47. Нагнетание растворов за тоннельную обделку.
- •48. Схема комплексной механизации работ по сооружению тоннеля на момент разработки породы.
- •49. Схема комплексной механизации работ по сооружению тоннеля на момент погрузки породы.
- •50. Схема комплексной механизации работ по сооружению тоннеля при разработке породы комбайном.
30. Расчётная схема метода Метрогипротранса (метод сил).
Для статического расчета системы, обладающей большой степенью подвижности узлов (опоры не жесткие, а упругие), наиболее целесообразно применять метод сил, дающий наименьшее количество лишних неизвестных. В качестве основной системы принимают шарнирную цепь, получающуюся в результате введения шарниров в местах упругих опор и в замковом сечении обделки с одновременным приложением неизвестных усилий – пары изгибающих моментов М1, М2, …, Мn.
При симметрии обделки и действующих на нее нагрузок относительно вертикальной оси в качестве лишних неизвестных рассматривают парные изгибающие моменты в симметричных шарнирах.
Неизвестные определяют решением канонических уравнений, каждое из которых отрицает возможность перемещения по направленно удаленной связи (равенство 0 угла взаимного поворота сечений стержней, сходящихся в шарнире).
Канонические уравнения имеют вид:
……………………………………………………
0
где и- перемещения основной системы по направлению неизвестныхот действия соответственно парных единичных моментов, приложенных в точках К, и от нагрузок;
- угол поворота подошвы стены под действием единичного момента;
- момент инерции подошвы стены, - высота сечения подошвы;- коэффициент упругого отпора в основании стены.
Перемещения по методу сил определяются:
Первый член формулы учитывает влияние на размер перемещений изгиба стержней, второй член – влияние обжатия стержней нормальными силами. Обжатию подвергаются как стержни, входящие в многоугольник, так и упругие опоры. Поэтому второй член необходимо преобразовать для возможности учета осадок упругих опор.
Входящие = продольной деформации стержня сечениеми длинойот действия единичной силы.
Единичная сила вызывает напряжение грунта под опорой , так как опора воспринимает отпор грунта с площади, равной произведению ширины в кольца обделки на длину постели опоры, которая равна полусумме расстояний до соседних опор.
Осадку опоры ,
где - коэффициент упругого отпора (может быть переменным по контуру обделки),- характеристика жесткости, которая может быть различной для разных опор в связи с изменением коэффициента упругого отпора
, где и- усилия в опоре основной системы.
Для определения грузовых перемещений , усилиязаменяют усилиямив основной системе от действия нагрузок.
Усилия в основной системе от нагрузки и единичных моментов определяют путем последовательного вырезания узлов шарнирно-стержневой цепи, на которую опирается трехшарнирная арка, с рассмотрением условий их равновесий.
31. Расчётная схема по методу перемещений.
Тоннельная обделка, работающая совместно с окружающей упругой средой, представляет собой сложную многократно статически неопределимую конструкцию. Для определения усилий в сечениях обделки обычно пользуются приближенными методами, возможности, применения которых сильно возросли с внедрением в практику проектирования ЭВМ.
Наибольшее распространение имеет способ, предложенный в 1936 году инженерами Метропроекта, основанный на преобразовании заданной системы в расчетную схему введением следующих допущений:
- плавное очертание обделки заменяют ломаным (вписанный многоугольник), непрерывное изменение жесткости обделки – ступенчатым, причем на протяжении каждой из сторон многоугольника жесткость обделки принимают постоянной;
- распределенные активные нагрузки, действующие на обделку, заменяют усилиями, приложенными в вершинах многоугольника;
- сплошную упругую среду заменяют отдельными упругими опорами, помещенными в вершинах вписанного многоугольника и расположенными перпендикулярно наружной поверхности обделки. При учете сил трения между обделкой и грунтом опоры отклоняются вниз на угол трения. Это равносильно допущению, что интенсивность упругого отпора на участке, соответствующем длине упругой опоры (расстоянию между серединами сторон вписанного многоугольника, примыкающих к опоре), является постоянной, т. е. эпюра упругого отпора имеет ступенчатую форму.
При преобладании вертикальных нагрузок силы трения, возникающие в подошве обделки, обычно превышают усилия, стремящиеся сместить низ стены в горизонтальном направлении. Невозможность этого смещения учитывается введением горизонтальной жесткости опоры в уровне подошвы стены.
Увеличение числа упругих опор уменьшает отклонение расчетной схемы от действительной и повышает точность расчета.
При расчёте по методу перемещений число неизвестных увеличивается в три раза по сравнению с методом сил, так как в каждой вершине многоугольника необходимо определить три смещения по направлению вводимых закреплений: угловое, горизонтальное и вертикальное. Однако применение ЭВМ позволяет этому методу успешно конкурировать с методом сил. Простота и стандартность определения реакций в закреплениях и, следовательно, коэффициентов канонических уравнений значительно облегчают программирование, а совместное решение большого числа уравнений на ЭВМ может быть выполнено с большой быстротой и точностью.
Расчётная схема подковообразной обделки на упругих опорах с жесткой заделкой в пятах представляет собой вписанных многоугольник, по концам сторон которого расположены упругие пружины, характеризующие взаимодействие конструкции с грунтом. Программа предусматривает автоматическое выключение пружин, попавших в безотпорный участок.
Основная система без упругих пружин получена из расчётной введением в каждом узле, кроме жесткой заделки, трёх связей, препятствующих угловому, горизонтальному х и вертикальному у смещениям.
Неизвестными являются перемещения узловых точек, обращающиеся в нуль усилия во введенных связях.
Для каждой вершины многоугольника можно составить три канонических уравнения, содержащих для точек 1 и 5 шесть неизвестных, а для промежуточных точек девять неизвестных.
Для точки 1:
r11z1+ r12z2+ r13z3+ r14z4+ r15z5 + r16z6 = 0
r21z1+ r22z2+ r23z3+ r24z4+ r25z5 + r26z6 = 0
r31z1+ r32z2+ r33z3+ r34z4+ r35z5 + r36z6 = 0
где z1 = 1 , z2 = х1 , z3 = у1, z4 = 2 , z5 = х2 , z6 = у2.
Зная значения векторов перемещений концов стержней, входящих в расчётную схему, можно определить внутренние усилия в стержнях, загруженных лишь по концам, по формулам строительной механики.
Обычно подошва обделки – точка 6 – может перемещаться по вертикали и поворачиваться, но жестко закреплена в горизонтальном направлении.
Реакции, возникающие в подошве пяты при единичных повороте и вертикальной осадке, равны соответственно kпIп и kпhп (lп и hп – момент инерции и высота сечения пяты; kп – коэффициент упругого отпора грунта в подошве).
Введение поправок в матрицы реакций позволяет учесть влияние податливости опорных реакций обделки.