Xreferat.com » Рефераты по географии » Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

Пояснительная записка к курсовой работе

Студент Гиргидов А.А., Группа : 5011/1

Санкт-Петербургский Государственный технический университет

Кафедра подземных сооружений, оснований и фундаментов

2000

Исходные данные

Режим работы – безнапорный.

Класс капитальности – II.

Максимальный расход воды в туннеле – Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм3/с.

Средняя скорость протекания воды в туннеле – Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм/с.

Отметка верха лотка туннеля – Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм/с.

Структурно-геологическая характеристика горных пород приведена в таблице:

Номер

пласта

Наименование

горной породы

Отметка

кровли

пласта, м

1 Суглинок 0
2 Сланец -40

Физико-механические характеристики горных пород:

Номер

Пластов

Удельный вес сухого грунта Влажность

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

Коэффициенты

Поперечной деформации

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

удельного отпора

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей 

крепости

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей

1 2.04
2 2.41 0.04 58 2.3 0.26 290 3.5

Определение внутренних размеров туннеля.

Будем считать, что колебания воды в туннеле не превышают Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей, где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- высота туннеля. Тогда отношение

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- ширина туннеля по дну.

Принимаем

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- радиус сечения туннеля, который определяется по формуле:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм3/с - максимальный расход воды в туннеле; Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм/с - средняя скорость протекания воды в туннеле;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм.

Согласно таблице 2 [1, стр.17], получаем следующие соотношения основных размеров:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей.

Выбор формы сечения туннеля

Выбор формы поперечного сечения туннеля осуществляется с учетом условий статической работы обделки, гидравлических условий пропуска воды, а также способов и условий производства работ при сооружении туннеля.

В нашем случае туннель работает в безнапорном режиме, поэтому определяющей нагрузкой при выборе формы сечения является горное давление, величина и направление которого может оцениваться коэффициентом крепости породы Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей, окружающей туннель.

Согласно таблице 1. [1, стр.14] поперечное сечение туннеля принимается корытообразную форму (II форма).

Составление эскиза конструкции обделки и выбор материалов для ее возведения.

Принимаем корытообразную монолитную железобетонную обделку (рис.4.1). Согласно таблице 3 [1, стр.23], толщина обделки назначается по следующим зависимостям:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм.

Обделка выполняется из железобетона, для этого используется бетон марки М 200 и арматура класса А II.

Определение нормативных и расчетных нагрузок, их сочетаний и коэффициентов упругого отпора породы

Одной из основных нагрузок, действующих на обделку туннеля, является горное давление. Это давление возникает из-за того, что при устройстве туннеля в горных породах образуется свод обрушения – область грунта, теряющего равновесие и, вследствие этого, оказывающего давление на обделку. Распределение нагрузок на обделку туннеля и форма свода обрушения приведена на рис.4.

Величина горного давления определяется расчетом, основанном на использовании значений характеристик пород, окружающих туннель. При этом в соответствии с указаниями СН распределение вертикального и горизонтального горных давлений принимаются равномерными по пролетуПроектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей и высоте выработки Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм.

Вертикальное горное давление определяется по формуле:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- коэффициент, равный Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей при Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм; Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- удельный вес грунта Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейт/м3;

Высота свода обрушения Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей, определяется по формуле:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей ,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей - пролет свода обрушения:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- расчетный угол внутреннего трения породы;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей.

Таким образом, получается, что

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м.

Горизонтальное нормативное горное давление определяется по формуле:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м.

Возможность возникновения давления на обделку снизу (дутье) проверяется по условию:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м2 - сцепление породы по подошве выработки;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей.

Следовательно,

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/мПроектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

следовательно, дутья нет.

Так как давление на обделку снизу отсутствует, принимается разомкнутая конструкция обделки.

Определение расчетного коэффициента отпора Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей:

по боковой поверхности

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейкгс/см3 - коэффициент удельного отпора, Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейм;

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м3;

по подошве стены

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей,

где Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей- коэффициент поперечной деформации породы,

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелейтс/м3.

Для статического расчета обделки, который будет выполнен далее, выделим на срединной линии обделки 12 точек и определим их положение в системе координат, положение которой показано на рисунке 3. Для каждой точки определим координаты х и у, а также толщину обделки. Полученные результаты представим в виде таблицы и туда же запишем значения коэффициентов отпора К .

Таблица 5.1.

х, м у, м h, м К, тс/м3
1 0.00 0.00 0.2875 109434
2 0.64 0.18 0.2887 109434
3 1.21 0.35 0.2924 109434
4 1.75 0.75 0.2988 109434
5 2.15 1.19 0.3086 109434
6 2.41 1.80 0.3227 109434
7 2.47 2.46 0.3450 109434
8 2.47 3.02 0.3450 109434
9 2.47 3.77 0.3450 109434
10 2.47 4.52 0.3450 109434
11 2.43 5.02 0.3450 635775

Статический расчет монолитной обделки туннеля

6.1Краткое описание метода метрогипротранса

Обделка туннеля, имеющая произвольную форму и окруженная упругой средой является бесконечное число раз статически неопределимой системой, точное определение усилий и реакций в которой невозможно в настоящее время. Для определения внутренних усилий в обделке используют численные методы дающие приближенное решение. Одним из наиболее точных методов является метод метрогипротранса, основанный на преобразовании заданной системы в расчетную принятием следующих допущений:

криволинейное очертание обделки заменяется вписанным многоугольником (рис.5);

непрерывное изменение жесткости обделки заменяется ступенчатым и постоянным в пределах каждой стороны многоугольника;

распределенные нагрузки заменяют усилиями сосредоточенными в вершинах многоугольника;

сплошную упругую среду заменяют отдельными упругими опорами расположенными перпендикулярно к поверхности обделки и помещенными в вершинах многоугольника.

Угол Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей характеризует зону безотпорного участка, которая устанавливается расчетом. Если при расчете реакций опор, поместить опоры в сектор, охватываемый углом Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей, то их реакции получаются отрицательными. Это соответствует ²отрыванию² обделки от породы и имеет физический смысл только в случае анкеровки обделки в окружающую породу. Т.к. в нашем проекте этот вариант не рассматривается, то опоры, попавшие в этот сектор исключаются из рассмотрения, а реакции в них принимаются равными нулю (см. распечатку).

Основная система и канонические уравнения

Основная система представляет собой шарнирную цепь (шарниры в местах упругих опор и замке).

Расчет ведется методом сил, т.к. он дает минимальное число неизвестных. За лишние неизвестные принимаются парные моменты в шарнирах, которые определяются решением системы канонических уравнений, каждое из которых исключает взаимный поворот стержней сходящихся в шарнире.

Канонические уравнения записываются в следующем виде:

Проектирование и расчет обделки гидротехнических туннелей (6.1)

где

Похожие рефераты: