автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Конструкция тоннельных обделок при изменяющих вдоль нее свойствах грунтов

й' -1 а

М II С СССР МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА -ПЕКИН-- И ОРДЕНА ШДСГТО КРАСНОГО ЗНАМЗНИ ИНСТИТУТ МКНШРОВ лШЕЗНОДОРОВНОГО ТРАНСПОРТА ИЛ. а.Э. ДЗЕРЖИНСКОГО

На правах рукописи

АЛЬЗАХР АМЕР

КОНСТРУКЦИЯ ТСШЕШЬХ 0ЦД£Ш ПРИ УЫЕШЦ'ЖЗ. ВДОЛЬ Кг£ СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

/

Работа выполнена в псковском институте инженеров железнодорожного транспорта иы. С.Э. Дзержинского

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Л.В.Носарев

Официальные оппонента - доктор технических наук,

профзссор Г.1!.Попов - кандидат технических наук, с.н.с. Д.Б.Гуров

Ведущая организация - ЦНИИ С э

.Защита состоится 1992г. в АА. _часов

на заседании специализированного совета Д 114,05.08 при Мосховском институте инженеров железнодорожного тралспррта по адресу: 101475, ГСП,г.Москва,А - 55,ул. Образцова, 15, суд. ■

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан И9" ^исч^у-^Гх 1991 г. '

ч

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просиы направлять по адресу совета института.

Ученый сегсреп . ь специализированного совета

В.И. Клюкин

гсгатар/

..ш» ; з

.. .' Я-1

I

ОГгЫЖШЩгАОЪХА РАШГц

Актуальность теш. Сзрспоктзпгш! плаъси оконсягиского п социального ра*2::хм большзх городсз з СЛР на блвЕайгао гсдц прадусиатрзвается сооружение цвтрепоаятепл. В настоящее ар^дл саяьио выросло население городов, наприизр, я Данаоке прохявает около трах ыздлаогоа чслсеяк. Поскольку гешз стоит дорого, а центральная часть города кизет нсторзческг сдоиьапЗся архнтег.-тургай обдлк, аозмоаостя расширения казеиаого транспорта ограничены. Поэтому возникает необходимость строительства штро-ползтега.

По оргашзгшп о другая! взиазврзымз сооруЕвнаями тоннеля цедиксм раоводогепы а грунте. Поэтому ех конструкции н способи возаедепая определяйся геодогнчесшаггг усдовляая в которых предусмотрена проходка тоннеля. Будем рассматривать слоите ВЕЕенерно-гадрогеологЕческяз условия залогеим, которые могут встречаться прз соорудила перегоязшх тоннелей в Сараи.

Гидрогеологические условия заломам, при которых тоннель под действием поездноЗ нагрузка ыогет работать как труба на упругой основания, что постоянно (при проходка тоннеля через ллязу плывула), или как тевдеяцля онрукаицего обделку сзльно обводненного ыедкозернлсгого песка к разыдаалг® под де5ствлем вибрации распространяющейся в грунт через стенку обделки при проховдеиап подвитого состава.

Вопрос расчета и выбора конструкция тоннельной обделка работагцеЯ в продольном направлении в настоящее время разработан еп;е недостаточно. На подобных участках перегонных тоннелей чугунная сбделка с точка зрения прочности, трещшостойкости п гидроизоляции из иомт бить рекоиевдуемим ила единственны«

реаензгм в сиду -г^лцгтЕССтв л гиоокоЗ стогуостл штадиа, особенно в условиях Сирии. На первый слал вступает гелезобо-токная обделка, которая требует более подробных расчетов.

Такгы "образе;.:, яопрссц расчета е конструирования тохшль-есЗ обделка 55: хелззобетока, назначаемой прг соорудили тоглхе-ле2 ла переходлих участках сс слояшз ингеиерно-гидрогеологи-чеезшл: условаяыз, лрй котор;;х толизлъкая обделка кокет гсаы-тывать в продольное направлений, определяет актуальность

рассматриваемой. рабсти.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОГИ

Целью настоящей работы является разработка игтодакл расчета и конструирований перегоните тоннелей о учетом возмокла изменений (£азико-ыеханзческих свойств грунтов под действием поездной нагрузки. При зтоы необходимо решить следующие задачи.

- Разработать иодель, соответствующую действительной работе слстеьш "тоннель-грунт" ;

- Разработать методику определения расчетных параметре~ преда-т-аеиой расчетной модели система "тоннель-грунт" ;

- Проанализировать палрякенное состояние тоннеля я выработать требования, которш додгаш удовлетворять конструкции обделки ;

- Разработать энкретные предложена по конструированию';

- Разработать конструкцию гидроизоляции, обеспечивающую коррозионную стойкость 'тоннельной обделки ;

- Выработать рекомендации по дальнейшему совершенствованию конструкции и перспективы дальнейших исследований.

Научная товизна работы содерхштс;

ь

- 3 уотапоглз^зп ссс-бгкг.зотз ctsteiscuOÜ работы тонная в цасспЕв п 4яксврованлп предвльтх случаев взагмодейстная ксшонектов сисмми "toHESja-rpyirr" дря которых тсякелъ работает в продольной направления как труба на упругом основана::.

- 3 разработка расчетлоа ¡¿одела одстецц "тои;;ель-гр}и?" о гочкн зрения решаемой задача, соотаетствундвй суцествупда! иатодги исследования.

- В иегодаке сведендд конструлшн травля в упругом иас-сшзе к методам расчета стерЕнезьк састсц.

- В ыеходаке определения условшас вслэтгн расчетной иоделп оаогеш "тоннель-грунт".

- 3 разработке конструктивных реаенаЗ по аршровакд», гндровзоллцих и згвдты тоииедьиоа обделка от коррозии.

Практическая.ценность сабоуы заг—гчается в созданлн прийгхкгеннса методики расчета тоннельной обделки в упругом пассиве как балки на упругсу основания, а предложениях по конструировании тоннельных обделок для слокккх икьккерно-гидрогеологических условий залокення.

Апробация работы. Основные доломная диссертационной работк долохзнк в I9S0 я 1991 гг. на заседаниях кафедры "Тоннели метрополитена" в "Строительные конструкции" iSüíTa.

Объем работа. диссертация обеда объемом (153 ) страниц состоит из введения, трех глав. Заключение,содержит ( 115 ) .маиинописного текста, С ¿3 ) рисунков. Список ^штература -состоит из ( 91) работ.

C0^i-,?..Afí,:S РАБОТА

При проходке перегонных тоннелей метрополитена или тоннелей другого назначения в слоюшх инвднерцо-гпдрогеологическпх

условиях необходимо учитывать ряд особенностей, обусловленных состояииеи округахцей обделку среда (плывун, ад, лодводцшо «елкозернасгае песка), а тагхо лрохя1-с1шость участка и капря-кекши состоянием тоннельной обделка в чассахе.

В работе проанализированы продольные случаи напряЕэшюго состояния тоннельной обдолки в массиве, при которых под действием поездной нагрузки тоннель подвергается изгибу в продольной направлении. Обделку таких тоннелей необходимо рассчитывать как трубу (балку) на упругой основания.

Расчету Салок на упругом основании посвящены работы Е.Ьинклера, Г.'о .Проктора, Н.Ц.Героеваноаа, К. К. Кторова, В.п.Шахтера, М.Л.Иссадова-Горбунова, Б.Г.Коренова, Б.Н.£еыоч-кина, С.С.Давыдова и многих других.

Б работе Б.ГДрапова, А.К.Соняна рассмотрена задача определения вертикальных перемещений тсынелгноИ обделки лри движении в ней вертикальной сила. л.А.Горст для определения шшря-мшй обделка рассмотрел тоннель как гибкий стержень в упруго-.вязкой среде. Задача о изгибе тоннельной обделки в продольно; направлении при сейсмическом воздействии рассмотрена И.й.Дорианом. .

На практике материалом для обделок тоннелей в слоышх иназнерно-гидрогеологических условиях служат чугун или сталь, позволяйте наиболее сачествешо обеслечл.ь водонепроницаемость конструкции чеканкой (чугун) ш сваркой швов (сталь) обделки.

Исхода из наЁдешшх автором значена! усилий при изгибе тоннеля в продольном направлении и выработавшие предложений до конструированию тоннельных обделок, назначенных на рассматриваемых учаегк- : моино отказаться от чуг иной (стальной) обделки

rohes.11.

Диссертационная работа состоит из трех осцолишс частоЛ. Б первой части изложено состояние вопроса ц задача исследований. 3 ней проанализирован« следупще положения:

- особенности работа тоалельноЗ обделка в продольной направлении ;

- вопрос о динамическом нарушении устойчпэооти грунтов

и факторы, приводящие к из?:ецешга (снякек- фпзико-механичес-анг свойств сально обводненных келхозернястых песков.

Вьио установлено, что'на напрягенно-деформзрованное состояние системы "тоннель-грунт" влияет различите факторы. Одгтм пз них является динамическое воздействие подвитого состава, которое «оест в некоторых случаях вызывать кратковременную-неустойчивость грунтового иассааа, окр^гагцего обделку. 3 этой случае необходимо правильно учесть работу тоннеля как труби в упругом массиве Сна упругой основании). Под действием системы колесных нагрузок электропоезда тоннель мо^ет испытывать значительные прогибы п соответствующие ш взгибннз усилия, а конструкция как сборно!, так и монолитной обделки должна быть в состоянии их воспринять как з стыках, так в в самоа конструкции, 47оба обеспечивалось сохранение сдлсшости а замкнутости конструкции, необходима; для нормальной эксплуатации тоннеля при его любых, регсспх деаэрирования.

Вторая глава диссертации включает расчетно-теоретичехжле исследования.

Анализ работы тоннельной обделкя в грунтовом массиве бил выполнен для слогних инженерно-гидрогеологических условна (плывун, ил, сально водонасьыенше пески), Выделено такое сочетание нагрузок на тоннельную обделку, при которой преобладающей

является поездная нагрузка. Это ограничение пришс/лется а силу способа возведения обделки а особенности псследуеьгой задачи расчета л хснзгру^ров шш; тоннельной обделки.

При залокеи;;;: тоннельноЗ обделки в сильно обнодкешшх келкозернистих аеоглх вследствна вибрации 01' иодшкного состава ыогхт произойти резкое изменение показателей дефоршгруеиооти окружающего обделку грунта.

3 работе А.А.Гсрста установлено, что вибросыецекно элементов сборной обделка по сравнению с теин, которые совершает лотковые и лреддотковые балка'ыали. Такззл образом, основная доля вибрационных воздействий передается основанию через ндпггх половину когьда.

По аналогии работы Х.З.Расулова, глубина распространения воздействия от уровня источника вибрации в глубь основания зависм от.продолжительности процесса.

Предаолоеин, что кавдая ось подвитого состава представдаез собой источник вибрации. Таким образом, при проходе через некоторую точку тоннеля асе новых и новых колесных пар подвикног оостава, вибрационное воздействие распространяется в глубь со всеми ви^екавдиыи от сюда последствиями, в частности, возыогио падение до куля упруго-прочностных показателей песчанного грунта (условия полного разышения). Рассматриваемый процесс продолжается до проховдени^ последней колесной дры подвииного состава. Зону в которой песчашшй грунт реагирует на распространявшиеся от стенки обделки вибрационные воздействия будем называть "активнбй".

Согласно вышеуказанный положениям, в точке по которой прошш асе ко."с.сше пары подвижного состава, толщина активной зони оказывается максимальной (с некоторым запасом предполагалось

что толгдина октишой зонн ::з прешшаат диаметра тоннеля), а н точко по которой проста только первая пара - шшмальной. Мокло предаадопгеь, что иезду токямл точками тодгзша активной поим изменяется линейно.

Таким образен, к некоторый момент при (^ксироватл даиг.е-ния экипака, тониельная обг^тка оказывается ледащей на упругом слое переменной толцзны (в форме клина), де£ормацлошп;е свойств грунта в пределах которого резко отличают от свойств такого ка грунта остального массива.

Шаш подходш обоснована предложенная модель геосистем "тоннель-грунт", в которойдосматривался характер деформяро* моя поперечного сечения обделки кольцевого очертания в упругой полуплоскости. Нагрузку заменили сосредоточенной.

Этот подход основан на том, что как установлено профессором Г.И.Покровский, коэффициент внутреннего трения грунтов зависит от энергии, уменьшаясь с ее увеличением. •

Поэтому в расчете рассмотрена оценка энергии деформации части грунта непосредственно подлежащей под додосвой кольца по сравнение с суммарной энергией систеш кольцо-полуплоскость при действиа нагрузки, имитирующей расчетную. Суммарное количество энергии равно работе действующей нагрузка при ее смешении с кольцом в плоскости. Расчет выполнен по ¡ЖЭ с поиощьа программы "Спринт".

Энергия упругой деформации рассматриваемой части грунта непосредственно под кольце« п глубиной, равной диаметру тоннеля, с учетом только вертикальных.(нормальных) напряжений в конечных элементах, составила 60^ от леей работы действующей нагрузки.

Предложенная и обоснованная модель геосистемы "тоннель-грунт" показана на рис. 1а.

Результат расчета кольца а улругоа полуплоскости {¿ожег слушать обоснованием даскрохизсща геосистем "тоннель-грунт" при перегоде к стергшесоД расчетной, схеме, Итааи слоьган, результат расчета подтверждает, что распределительна/! способность слабых н частично разгагенша грунтов очень шла.

В стерааевой модели грунт в пределах акт-шгсЗ зош разделяется на отдельные столби. Поперечное сзчшло-каждого столба определено то.тицшоН активной зоны н прпнятим шагом разбпт^л (расчета) тоннеля, а высота определена высотой активной зоны в данной точке (рис. I ). Модуль деформации равен огздасмсй (прогнозируемой ели установленной акслораменгоы). Величала модуля деформации поврежденного грунта в пределах активной зона при динамических воздействиях моих колебаться от Ео (модуль деформации грунта до возбуждения) до нуля при полностью раз-хашшои состоянии.

Параллельно выше ^осматриваемой модели с образованием активной зоны рассматриваются другие модели геосистемы "тоннель. грунт" для других условий заложения. В'этих моделях, окрукаь. . обдел г грунт, рассматривается в виде условных независимых столбов, расположит ' непосредственно вше и нике то!шеля. Остальные упруго-геометрические характеристики (высота и модуль деформации) столбов определяется в зависимости от рассматриваемых или принятых у от. шй работы системы '••тоннель-грунт1'.

В расчетной схеме рассматриваемых моделей эти столбы моделировались стершими, расположенными'с одной стороны обделка. Эти стерши работают на с кати э и растяжение одинаково в пред-полокении о том, что переход от положительных контактных давлений к отрицат 2>нш принимается за перг од от давления грунта

«a конструкции о одно! стороны, на давление с другой.

В условиях >тоде.та полупространства вне ora стерни K-Iíj (puo.Ic) рлзмери поперечного сеченая та:с:о ез как у соответст-зугхгах стодбон. Условный модуль продатьпо,! деформации стерзам будем искать, исходя из равенства энергии упругой деформации . о тор « ¡л а полупространства ¡иш проще приравниваем осади полупространства под штампе:/. ц ссимасыостц стерки пин действии Получаем , с

~ ' с \st ti условиях та:: называемой смешанной чодела, рис. 1с, Н-ш будем условию величину модуля продольной де<£ор:лзщгд стерпи, получать при приравнивают энергия де^ор^ацвн стерип н полуплоскости в результате

Такой re подход ыокно использовать для определения условной величины модуля продольной деформации стержней в других условиях заломнал тоннеля, как например, ара наличии упругого слоя конечной толцнш поставленной вдоль конструкции в пространственных условиях п изменяемой толщин а условиях сыеаанного способа.

Эксплуатационная нагрузка на ось подвитого состава метро колеблется в интервала 0,12-0,2 ьы , каждые две оси заменяла в расчетной cxei.:e одной силой, принято! в среднем равной 0,3 мн (рис.1 ).

Подвпгзюй состав состоит аз 7 вагонов (для Москвы). В расчетной схеме тоннель зс лиется гибкие сгеркнеы постоянной аз-гнбной Еесткости, а грунт податливыми стергнями.

Таким образом, при даскретноЛ расчетной схегле системы "тоннель-групт" цокно переходить к расчету стергневой системы

МОДЕЛЬ "ТОННЕЛЬ - ГРУНТ"

'П//11 Ч ' , , ! . ,/,,.,////л//,///,/.,.,/,

а), с образованием активной зоны

б), расчет-схема модели (а)

с^ в), расчетная схема разных ыоделеЯ (о;

* ■ I* 1-Ь I 1 1..1Ч • -1.1 .А .* * * I ,*-7| { 1 Л -¡--—Л. ¿-1- ¡. 4..¿.Л • ил . I - У Г".' * .' I** { II' • м V * /"¿^к^

ГГ

— " "Р

7« ь.з У»« -М

ГГ"Т _1

ШПГЯП

— - тГ 1т1 - —— 5 * 6."5

Ш.1 Ш / и, ■ [и иИ .11 Щ| > ' 1*1 ■>« «,- А-

V). изгибающие ыс енты (а;

д). изгибающие вокентн Со)

а\ *ЛМ.ТАЛ> "ьодъчл

Р И с. I

методами строительной механики. При этом условная рпз£;ш:са грунта и тшшеля на элементы принималась а соответствии с скотиной нагрузок от подвижного состава. Нагрузки раснодогх-ны над услои-шщ спора:.«! дан огранпчешш количества исходных донных и неизвестных. Исходные дзшшо готовятся в следующей пор; дао. Определяется геометрические 1г -¡натри элементов системы (столбов грунта, обделки) в соответствии с предлагаемой разбивкой, осстзегстзущой расяологсшв нагрузок ; определяются условные зелпчякы модуля продольной деформации стершей, имитирующих работу грунта согласно принятой модели расчета в соответствии о у слои л пи залояения. Расчет выполняется до цетсду перемещений с использованием программного ксуллехса "Спринт". По исходным данным $ормируется матрица де откоса каадого элемента (стертая). Кавдому не с гасну узлу соответствуют три степени свобода н«из-зест1шх: (х,у,поворот вокруг 2), 'а кавдоиу шарнирному узлу дли степени свобода (х,у). Матрицы жесткости элементов объединяются з обобщешу» матрицу г®стяости системы, Узловые нагрузки образуют правую часть систе:лы уравнений. Система уравнений решается методом Холецкого, т.е'. путец разложения ее в произведении нижней'и верхней тре.. жышх матриц. Хранится только верхний треугольник ввиду симметрии. Определяются перемещения (неизвестные), а по ним вычисляются усилии во всех стер; ях путем умножения матру 1 жесткости элемента на перемещения его узлов, преобразовашше в. систему коордшат элемента.

Было выполнено несколько серий расчетов. Варьировались величины изгибнок жесткости тоннельной обделки и величина яестьости столбов грунта. В*результате расчетов получены эпюры усилий (рис. 1*1, е), в'соответствии о которыми мокно сделать некоторые выводы. Тоннельная обделка под д^-йстыс-м колесных нагрузок

'испнтнваст пибольаоИ до величине местный изгиб цод кавдой натруs-коЛ ц общ. изгиб иод действием грудш соседних нагрузок. Число пах'рузак группы возрастает о уменьшением кесткоста столбов грунта и увеличен кем изгибной меткости тоннеля. Тоннель работает как цоиочка us нескольких простых балок. Число последних убывает с' умоишешем модули деформации основания, т.е. жесткости грул-тоних столбоь, и тоннель моеот начать работать кап балка на двух условных опорах (врогибаотся под действием всех колесных нагрузок, т.е. всого поезда). С уменьшением модуля деформации грунта, ■если нагибная «четкость тоннельной обделки недостаточна для вовлечения и работу более удаленных участков основания вдоль тоннеля, прогиба конструкции сильно возрастут, в той ке море возрастут осадки и нонрлмжия в основшши, произойдет увеличение изгибавдн* моментов в сечениях конструкции иод нагрузками, особенно средними, в результате чего появляются треашш, которые приведут к дальнейшему снахишш изгнбноЛ кесткостн и нарушению монолитности коиструидеи тоннеля.

Конструкция ооделки, проектируемая для условий подобных рассмотренным, даташ бить спосоона воспринять найденные из расчета усилил, и обеспечить нормальные условия гкендуаташш с ' точки зрения прочности Tpeuimioomatocvii (епдоаности) и надекнооти.

Па подобию: учистках следует учитывать кольцевые еияза да сборных ооделки. Зги связи долит быть способны воспринимать как усилия от относительного виброомецсшш смеши колец, так н иормалыше усилил в поперечном сечении от изгиба тоннеля в продольном направлении, a tuicsuî обеспечивать герметичность н водонепроницаемость.

Из oOiiitîi'o вида oiiwp моментов следует, что конструкция тоннельной ооделш исштшаст и продольном кавравдака дне велни

изгиба; отрицательаув и лалокательну». Гассштрпаалась стационарная задача,. т.о. эта полни со зсош экстремума;/.}! проходят но длянз псего тоннеля, что ну иго учитывать при конотруироигиши.

Для обдолхя из голезобетона, зная причину появления трецуш, дизываемнх растяишаплиш нападениями, которым бетон ни снос о-бен сопротивляться, можно pi улировать напрлэдшн в нониричпом сеченая так, чтобы оно работало целиком на статно. В лодобнлх • задачах регулирование uosaio обеспечить с помощью предварительного напряжения..

lipa конструировании били рассмотрев дяа варианта конструкции: назовем их сплошная а дискретная. В обоих случаях рас-сиатрпваяаоь целостность я сшшкосгь при деформировании гон-пел.1 при изгибе ¡сак в колтшгуальи^л тиле, условно метком и поперечной направлении и гибком в продольном направлении.

Предлагаемая, сплошная конструкция тоннельной обделки обжата в прс ольном направлении в^Ьокопрочншш растянут«! стальными элементами, расположенными ло внутреннему периметру столки тоннельной обдели. Регулирующее усилие обжатия, вызываемое натягиваемыми стальшши элементами и ого эксцентриситет находят из Словения эпюр■ ньшряввний соответствующие экстремальным моментам положительному и отрицательному при эксплуатационной нагрузке и эпюры лиецентренно обкатого сечен усилиями регулирования. При условии, что растягивающие напряжения не допускаются, пря этом шпряжешго-деформированное состояние сечения рассматривалось чисто упругим, что допустимо при расчете пред-варительно-напрякенного железобетонного сечения, и в силу того, что усилия могут быть не так велики с точки зрения прочности .

Рассматриваемая арматура могет бить ввиде канатовах пучков. Закрепление натягиваемо! арматуры монет быть выполнено анкерами ра?. jго вида. Анкеры могут бить стаканного, потливого типа, конического с пробкой. Рассмотрены варианты располошш арматуры в каналах или по вн. 'решюй поверхности тоннельной обделки при . помощи предварительно устраиваемых конструкций в влде кронштейнов или кронленао и робрам элемента обделки (рис.'¿).

Рассматриваемая монолитная конструкция тоннеля, обкатан и продольном направлении трешшостойкая. Сборная обладает постоянно закрытыми стыками, что улучшает герметичность.

Расчет поперечного сечения выполнен по СНиП 2.03,01.84 в чисто упругой стадии работы. Для более точ1шх результатов состашюни программа ^цзическо-неланейного расчета предварнтелько-тшрлкенного гзлезобегонного кольцевого сечения, в которой был использован алгоритм расчета но методу перемецений сечен,!2 из ш.шизнциошшх материалов и железобетона (А.¿.Косарев, ¡«i.iC.KpaB-внцкий). Согласно принятым лредиолокншям по размещению арматуры (конструктивной не напрягаемой и рабочей натягиваемой) била выполнена полна;! автоматизация расчета. Компактная блок-схема показана lu рис.3.

Люкриттщ конструкция отличаете)! от силочиюй тем, что она прима. ia только дан сборных тоннельных объедок. Дяд сидоццой конструкции (монолитной и сборной) создание напрямишого состояния сечения усилиями регулпровашя выполняется по участкам или арматуру в продольном направлении размещает поочередно вдоль тоннеля во время монтаиа дня сборной и после возведения да! монолитной. А в дискретной конструкции создание напряженного соитолшы вь-иолняотся в два этана: сначала при изготовлении

СПЛОШНАЯ I.GHCTPyKüiU

Р ¡i о . 2

КОМПАКТНАЯ ЕйОК-СХША

P и о. 3

элементов обделка (блоков, тьОингои), а потом при исптал; обитаем в предел!« стыг.св путем применения вусоконрочных банта и (шпилек) при соединении.

.Величина предварительного обжатия элементен ооделки определяется из эшор напряжений в поперечном сочешш при экстремальных моментах (подокительном ,< отрицательном). При этом предна-рвтельно-напрятенкые элементы обделки могут бить напрниилш натану той высокопрочной арматурой или изготавливаются из оамспапря-гокного бетона. Для элементов, которые испытывают небольшие растягцэавдве напряхения от изгиба, в которых растягииащио усилия от изгиба меньше сопротивления бог она, растлению нет иооб-ходамоста их обратил.

Размещение арматуры и соединенна элементов сплошюЗ конструкция доказано на рис.2.

• Расчет сечения элементов-обделки при дискретной производится со.ласно СНиЛ для скатив в энецентрепно скатых элементов вз бетона или кзлеаобетсна.

Способность работы кольцевого сечения тоннельной обделки на изгиб повивается благодаря эсесторйшому предварительному ебштию, которое выполняется либо нагнетаемым за обделку растворил, либо обяатаем кольца в грунт. Б некоторой литературе высказывается мысли о том, что предварительно*- напряженно, создаваемое этниа способами мокет теряться из-за реликсацли шпря-гсения в грунте. Кроме того величина обаатия не обладает достаточными теоретическими .обоснованиями. С другой стороны', практика эксплуатации тоннелей метрополитена свидетельствует о то:.:, что на перегонных тоннелях со сборным:: .обделками наблюдается расстройство продольных и кольцевых "тыков, от периодического открытия и закрытия зтих стыков. Как следствие динамики,

вогпикапвдг1 пр;: прохоэдении ноданмюго состава, что приводит к инру&оиии гсркотичнооти и водонепроницаемости, к другим вредный 1;ос..--дсгв1:ям. Рабочее конструктивное решение - это обделки со связями растладшя.

Как альтернат, люе конструктивное решение для сечений кольца, включай продольные стыки, наряду о рассматриваемыми конструктивными решениями в продольном направлении рассматривались дна речения с иредваритолыю-ныпряЕОШюП арматурой.

- КольцсвоЗ предварительно напрягаемой арматурой, независимой от нредвирктельно-иаприынтой, располагаемой в продольном направлении.

- Объединение кольцевой л линейной предварительно растянутой орматури в одну лонозрукзд» осуществляется путем армирования то.шельной обделки каркасами натянутого высокопрочного армирования. ОбщпД вид пространственной арматуры - спиральный в двух »аирпвлсичях Основной олсыеит отой арматуры представляется в виде петли, всесторонне обхдтае кольца вызывается радиальной состнвляэдсй, величина которой мокет варьироваться в

зависимости от атчешя угла наклона натянутой арматуры к обра-цалиццра обделки.

Конструкция защити тоннельной обделки от коррозии п гидроизоляции, которые назначаются для сборной обделки, состоит из блока пленочной рубашки (эластичного материала на основе каучука

или полиэтилена, применения которых подтверждается'экономно-0

техническими обоснованиями) и кольцевого, линейного уплотнителей. £>а счет шгьеквди в каперы уплотнителей какого-либо раствора под давлением, иаирпмер, нолиморбетона, повивается герметичность и водонвиуоклцаемость. то время возрастает предварительное-

напряжение я сечениях кольца и в продольном лапранлопии, Ото приращения напряжений долгий учитываться при расчете,

кшсщ

I. J3 случае галожошш "ошгеля на участках неустойчивых грунтов (особенно сильно обводнешШх песках), паосишшЗ отпор со стороны которых притерпеваот резкое изменение (снимание) •следует произвести расчет сборной или монолитной обделки как. перазрезноА труби на увругоы ооновании.

П, Напряженное состояние обделки необходимо определить о учетом изменений упругих показателей грунта, находяцогозд в взаимодействии о тоннельной обдпкой, при динамическом воздействии подвижного соотава.

Ш. Предложена модель систем "тоннель-грунт" душ участка,

располог-анкого в сално'обводненных мелкозернистых песках, кото/У

рпе под дейсгзлеи вибрации от "яодвикного соотава могут переходить в частично или полностью в разгахзннсе состояние. Обоснованы значения фнзнкоггеомзтрических параметров' этой модели,

• 1У. Предлокег ая методика позволяет применить метода р? -чета отеркневых систем для"расчета конструкции тоние^! как балка на упругом основании и учитывать разнообразию условия заложения тон-гет.

У. Используя предложенную расчетную схему, в которой предполагалось, что колесные нагрузки электропоездов являются пре-обяадаэдими, в; юлнены"многовариантные численные расчеты тоннеле: работающих в продольном направлении при разных значениях физико-геометрических параметров оисгеш "тонне, .-грунт".

На основании впнслнсшшх расчетов и окно оделать следущне выводы:

- при доотаточно метком основании (модуль дефор'-'лцик гру..л> Ео=5 ¡.'.Ни н больше) поездная нагрузка непосредственно передается основанию. Изгиб тоннеля в продольном направления не прояиитсл и мокло и ¡ользопать сборную обделку Сее кольцзпих связей ;

- при маша значениях жесткости основания (подуль деформации меньше 1 ¡.Ша) тоннель начинает работать как труба на упругем основании под каздоЛ нагрузкой или несколькими ооседними нагрузками. Предельным сдучием (отпор основания близок к нули) прц достаточной изгнбиоа кеоткооти тоннеля являотся изгиб тоннеля под всей системой поездной нагрузки как балки на двух условных опорах, пролет которой увеличивается о убиванием меткости основания. Б этом случае возрастут прогибы, изгибаюцие моменты и поперечные силы в условных опорах..

УХ. Предложено несколько вариантов конструкции тоннельных обделок из телезобетона, предназначенных дня применения при соорукеиии перегонных тоннелей в слоишх инЕенерно-гпдрогооло-гических условиях:

- тоннсльнш! обделка из кедезобетона, обздтая высокопрочными ст£1Лыш!.К1 элементами, располошпшмп вдоль нее по периметру изнут] . Это конструктивное реление ыоню применить для монолитной обделю! иэ «лезобетона и сборной из келезобетона или

чугуна ; *

- сборная тоннельная обделка с предварительно обитыми элементами из Еелезобетона, которые соединяются с помощью пред-наирятешна деталей (например, с помощью высокопрочных болтов или шшлек) ;

- конструкция ебдолка о пространственным армированием, обеспечавакцим предварительное обкатие как в иродольнш , так и з кольцевом направлениях.

УП. Разработан алгоритм и программа нелинейного расчета првдаарительно-нзлрязенного сечения кольцевого очортания из железобетона о автоматизации" воох этапов расчета.

• УШ. Обделка с пространственной натянутой арматурой о . предлагаемой конструкцией гидроизоляции, коррозиоиостоЛкостк 'межт быть как альтернатива чугунной обделяй.

ЕС. Предлагаемое продольное и пространственное армирование могло применять в случао чугунной обделки и повысить прочность я герметичность конструкции.

АЛЬЗАХР Амор ШгСряк конструкция тонншшх обделок при изшшщся вдоль неё свойства! грунтов

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружония

Сдано в г бор 10.12.9/ Подписано к печати

Формат бумаги 60x90 1/16. Объём 1,5 п.л. Заказ 161'} Тираж 100

Тяпогр >:'я МИИТа. Москва,' ул. Образцова, 15