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

Л П С СССР

МОСКОВСКИЙ ОРДО1А ЛЕНИНА К ОРДЕНА ТР/ДОГТО КРАСНОГО ЗНАЛЕНИ ИНСТИТУТ ШКЕКЕРОВ ЗЙЛЕЗНОДОРСКНСГО ТРАНСПОРТА ИЫ. Э.Э. дЗйКО'ЛСКОГО

На правах рукописи

АЛЬЗАХР А.\ЕР

КОНСТРУКЦИЯ ТОННЕЛЬНаХ ОВДЦЛОК пи; КЗХЕНЯЩ1ХСЯ ВДОЛЬ НЕЕ СБЖСТаАХ ГРУНТОВ

05.23.01 - Строительные конструкции, зцакия и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1991

У.

у ✓

Работа выполнена в .Московском институте инженеров калаз-нодороетюго транспорта иы. Ф.Э. Дэеряинского

Научный руководитель - доктор технических наук,

на заседании специализированного совета Д 114.05.08 при Московском институте инженеров кедезнодорожного траиспррта по адресу: 101475, ГСП,г.Москва,А - 55,ул. Образцова, 15, оуд. 0

С диссертацией «одно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 1991 г.

Отзыв на автореферат, заверенной печатью, просим направлять по адресу совета института.

Ученый секреть.г»

профессор А.В.Нссарзв Официальные оппоненты - доктор технических неук,

профессор Г.И.Попов - кандидат технических наук с.н.с, Д.Б.Гуров Бедуин организация - ЦШ1МС .

Защита состоится

специализированного совета

В.И. Клгкин

ОЕЦДЯ .ХА?АКТЕР;:СГ.!КА РАБОТЫ

Актуальность темы. Пгрспветявшы планом ококогдтческого я социального разватня больлзх городов в САР на бдакаЗзгав года предусматривается соорудила «етродсшзтева. В настоящее время снльзо выросло касгдвюз'з городоа, гапрзиер, в Дамаска прогавае? около трах налдпонов юлсз4л. Поскольку зеиля стозт дорого, а цевтрзльнгл часть города ямет асторзчэскг слогзвзшЗся архитектурный облдз, возмогноста расшяренЕя казенного транспорта огра-аэтовн. Поэтов зозплкает пеобходдмость строительства ыэтро-поллтэаа.

По орзгнензз о другшв яниперкьса сооругелдямн тоннели цвдакои расцолокены в грунте. Поэтому их конструкции н способы возведенвя определяются геодогвчеашя условиями в.которых прздусиотрека проходка тоннеля. Будем рассматривать слогаые иаЕвяерцо-гадрогеологнческле условия залохания, которые ыогуг встречаться пра соорукакай перегонных тоннелей в Сарзз.

Гидрогеологические условия з&лоиния, пря которых тоннель под действием поездноЗ нагрузка мосвт работать как труба на упругом основания, что постоянно (прп прохода тоннеля через лпнзу плывуна), юш как тенденция окрукавдего обделку сильно обводненного келхозеризстого песка к разынанлг под действием вибрация распространяющееся в грунт через стенку обделки пра дроховденаи подвитого состава.

Вопрос расчета п выбора конструкции тоннельной обделки работагцеЗ в продольном лапразленли в настоящее время разработан еде недостаточно. На подобных участках перегонных тонна-лей чугунная обделка с тотая зрения прочности, тресданостойкости и гидроизоляция из момт Сить рекомендуемым ила единственным

реавнвем в скду дефицитности я высокой стса&остя мзггшш, особенно в услсззлх Сн^л. На первый план выступает гщдезобе-тогшал обделка, которая требует более подробных расчзтов.

Такки образа«, вопросы расчета и конструирований тонкедь-кой обделен из гадезобехона, казиачаеиой прз сооружении тоннг-лей на лереходша участках со слокиша ингекерыо-гидрогослоги-чесшаш условялия, при которых тоннельная обделка момт испытывать Езггб в лродолыюа направления, определяет £.ктуальяооть рассматриваемой.работы.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Целы» настоящей работ являзгел разработка ызтодаки расчета и конструирований цзрегошшх тоннелей с учетом воуаогепге изменений фяаико-ыеханических свойств грунтов под действием поездной нагрузки. При этом не обхода: о решать следуйте задача.

- Разработать ыодель, соохветсгвукцув действительной ,. работе системы "тоннель-грунт" ;

- Разработать иетодаку определения расчетных параметре*, предаваемой расчетной шдмш системы "тоннель-грунт" ;

- Проанализировать напряженное оостояние тоннеля и выработать требования, которш долыш удовлетворять конструкции обделка ;

- Разработать • онкреише предложение по конструированию';

- Разработать конструкцию гидроизоляций, обеспечивапцую коррозионную стойкость 'тоннельной обделки ;

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

Научная товизна работы содержите;

о

- В установлении особеялоогз статлчес^сй работы то:п:елд а масспво а фиксировании пределышх случаев взаимодействия ксылонектов системы "тонжель-грунт" пря которых тоннель работает в продольной направления как труба на упруго:-! основании.

- В разработке расчетной модели OEcrcun "тодыелъ-гр^нт" о точка зрения решаемой задача, соответстзусцей существуикии методам исследования.

- В методике сзедемнд конструкции ?-~-шеля в упругом шо-спбо it ыетодаи расчета стеркиевьсг спстеы.

- В методике определения условных величин расчетной модели опстеш "тоннель-грунт".

- 3 разработке конструктивных реаениЗ по арг^ирозанив, гидроизоляции и зацаты тоннельной обделка от коррозии.

Практическая ценность работы зак.-глается а создании приблишшоЗ методики расчета тоннельной обделка в упругой массива как балки на упругом основании, п предложениях по конструировании тоннельных обделок для слоеных пк1анерно-гидрогео-логических условий залокеная.

Апробация работы. Основные подобная диссертационной-работы доложены в I£~ü и I9SI гг. на заседаниях кафедры "Тоннели метрополитена" в "Строительные конструкции" LSEIYa.

Объем работа, ¿дссертацдя обедад объемен ( 153 ) страниц состоит из введения, трех глав. Заключение,содержат (IIS ) .машинописного текста, С ¿3 ) рисунков. Список .штературы • состоит из ( 91) работ. ■

С0ДР-А1Ы2 PAE0TU

При проходке перегонных тоннелей метрополитена или тоннелей другого назначения в слохкнх иннзнерно-гпдрогеологических

условиях необходимо учитывать рад особенностей, обусловленных состоянием округагцей обделку среда (шшвун, вл, подводные мелкозернистые лесли), а тали протякенность участка и напряженный состоянием тоннельной обделка в массиве.

В работе проанализированы предельные случаи напряженного состояния тоннельной обделки и к^ссизе, пря которых под действием поездной нагрузки тошель подвергается изгибу и продольном направлении. Обделку таких тоннелей необходимо рассчитывать как трубу (балку) на упругом основании.

Расчету балок на упругой основании посвящены работы Е.Бинклера, Г.Э.Проктора, Н.Ы.Герсеванова, К.К.Егорова, Б.Н.Шехтера, Ы.И.Досадова-Горбунова, Б.Г.Коренова, Б.Н.Ксмоч-кина, С.С.Давыдова и многих других.

Б работе В.Г.Храпова, А.Н.Сонина рассмотрена задача определения вертикальных перемещений тоннельной обделки при движении в ней вертикальной силы. А.А.Горст для определения напряжений обделки рассмотрел тоннель как гибкий стеркень в упруго-.вязкой среде. Задача о изгибе тоннельной обделки в продольно; напра-пении при сейсмическом воздействии рассмотрена И.Я.Дор-маноы. .

На практике материалом для обделок тоннелей в слоишх ишакерно-гидрогеологических условиях слукат чугун или сталь, позволяющие наиболее качественно обеспечить водонепроницаемоо'ть конструкции чеканкой (чугун) или сваркой евов (сталь) обделки.

Исхода из найденйых автором значений усилий при изгибе тоннеля в продольном направлении и выработанных предложений по конструированию тоннельных обделок, назначенных на рассматриваемых участк- : можно отказаться от чут нной (стальной) обделки

тоннеля.

Диссертационная работа состоит из трех основных частей. Б первой части излогано состояние вопроса и задачи исследований. В ней проанализированы следуккяе лолог-еная:

- особенности работы тошелькоЗ обделка в продольной направленна ;

- вопрос о динамическом нарупешм усто!1чивоита грунтов

н факторы, приводящие к изменению (сыдейе' т) физико-механачес-ках свойств с;ш>но обводненных мелкозернистых песков.

З&аяо установлено, что' на напрясзнно-деформировакное состоя нив системы "тпннель-грунг" влияют различные факторы. Од|^ы из них является динамическое воздействие нодзишого состава, которое ыоеот а некоторых случаях вызывать кратковременную' неустойчивость грунтового массива, окрущиадего обделку. В этой случае необходимо правильно учесть работу тоннеля как трубы в упругом шссаве (на упругом основании). Под действием системы колесных нагрузок электропоезда тоннель мохет испытывать значительные прогибы а соответствуют^ аи изгибные усилия, а конструкция ¡сак сборной, гак ы монолитной обделкп должна быть а состоянаи их воспринять как в стыках, так и в саыой конструкции, чтобы обеспечивалось сохранение сшюаностп п зашнутостл конструкции, необходачых для нормальной эксплуатации тоннеля при его любых рекнмах депортирования.

Ьторад глава диссертации включает расчетно-теоретзческие исследования.

Анализ работы тоннельной обделки в грунтовом массиве был выполнен для слсаных шихчгерно-гидрогеологических условий (плывун, ил, сально Еодонасьиеннке пески), Выделено такое сочетание нагрузок на тоннельную обделку, при которой преобладакщей

является поездная нагрузка, ото ограничение принимается в силу способа возведения обделки и особенности исследуемой задачи расчета л конструирования тоннельной обделки.

При заложения тоннельной обделки в сильно обводненных мелкозернистых песках ^следствии вибрации от подвижного состава кохет произойти резкое изменение показателей деформируемости округгах;его обделку грунта.

В работе А.А.Горста установлено, что спбросиещешзе элементов сборной обделки по сравнении с теми, которые совершают лотковые л дредаотковые балки'шли. Гакам образец, основная доля вибрационных воздействий передается основание через нишв» половину кольца.

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

Предоолотаа, что кавдая ось подвисного состава представляет собой источник вибрации. Таким образом, при проходе через некоторую точку тоннеля все новых и новых колесных пар лодвихиог оостава, вибрационное воздействие распространяется в глубь со всеш вы^екавдиш от сюда последствиями, в частности, возиоашо • падение до нуля улруго-прбчноепшх показателей песчанного грунта (условия полного разкихения). Рассматриваешь процесс продолжается до прохождение последней колесной ары лодвишого состава. Зону в которой песчаншй. грунт реагирует на распространяющиеся от стенки обделки вибрационные воздействия будем называть "активной".

Согласно вышеуказанным положениям, в точке по которой прошли все когчеше нары подвижного состава, толщина активной зона оказывается шксяшльноЗ (с некоторым запасом предполагалось,

что толант активной зона не превшзет диаметра тоннеля), а в точке по которой проала только первая пара - минимальной. !.!о;шо предполозшть, ^.то иавду такими точками толщина активной sojüi изменяется линейно.

Таким образец, в некоторый ыоиевт при фиксировании даихе-шш окапана, тоннельная обгздка оказывается легащей на упругом слое переменкой толщины (а форме клина), дефораацлошше свойств грунта в пределах которого -резко отличают от свойств такого аа грунта остального массива.

ILkhu подходса обоснована преддопншая; модель геосистем "тоннель-грунт", и которой рассматривался характер дефор:,аро- мня поперечного сечения обделки кольцевого очертания в упругой полуплоскости. Нагрузку запенили сосредоточенной.

Этот подход основан на том, что как установлено профессором Г.Л.Покрошим» коэффициент внутреннего трения грунтов зависит от энергии, уменьшаясь с ее увеличением.

Поэтому в расчете рассмотрена оценка энергии деформации части грунта непосредственно подаегацей под лодоевой кольца по сравнению с су>^1арний энергией систе:.ш кольцо-полуплоскость при действии нагрузки, иыагнрусцей расчетыу». Сухарное количество энергии равно работе действующей нагрузка при ее сыеце-ш с кольцом в плоскости. Расчет выполнен по Í.1K3 с поыощь» программы "Спринт".

Энергия упругой деформации рассматриваемой часта грунта непосредственно под кольцом п глубиной, равной диаметру тоннеля, с учетом только вертикальных.(нормальных) напряжений н конечных элементах, составила 6t>í от всей работы действующей нагрузки.

Нредлокекная и обосновашал модель геосистемы "тоннель-грунт" показана на рис. 1а..

Результат расчета кодща а упругой полуплоскости исглт служить обоснованием дискретизация! геосистем* "тоилель-грунт" при переходе к стери1ево2 расчетной схеме. Кныма словами, результат: расчета подтверждает, «¡го распределительная способность слабых и частично разгакевянх грунтов очень цала.

, В стеркнзасй модели грунт в пределах активной золи разделяется на отдельные столби, Поперечное сеченав-каждого столба определено »олциной активной золы а привала шаге:,; разбавка (расчета) тоннеля, а высота определена высотой активной зош в данной точке (рис. I ). Модуль дефортдаи равен огадаевдй (прогнозируемой или установленной экспериментом). Величина шдуля дефоршцаа поареаденного грунта в пределах активной зоны при данашческых воздействиях ыохет колебаться от Ео (и оду ль деформации грунта до возбуждения) до нудя при полностью раз-кижннои состоянии.

Параллельно выые рююгатриаеиой модели с образованием активной зоны рассматриваются другие модели геосистемы "тоннель. грунт" для других условий задоадшя. В этих моделях, окру*аь...Л обдел грунт, рассматривается в виде условных независимых сгоябов, располоЕ&шг - непосредственно вше в ниже тоннеля. Остальные упруго-геометрические характеристики (высота и модуль деформации) столбов определяются в зависимости от рассматриваем шх или принятых у и шй работы система •• х оннель-грунт".

В расчетной схеые рассматриваемых моделей эти столбы моделировались стермивш, располозкешшыи' с одной стороны обделки. Эти стержни работает на сжатие и растявение одинаково в предположений о том, что переход от положительных контактных давлений к отрицаа зным принимается за пер; од от давления грунта

на конструкцию о одной стороны, на давление о другой.

В условиях модели пояупространства высота стернм К=4м (рис.1с) размеры поперечного сечения такие аз как у соответст-яуших столбов. Условный модуль продольной деформация стерпи будем искать, исходя яз равенства энергии упругой деформации . оторкня и полупространстве, ила иредэ приравниваем осадки полупространства под отщ-шои и сгамаеыости стерни при действии Падучаем . f

' с w„ В условиях так называемо! смешанной подели, рис.Ic, Н=1г4 будем условную величину модуля продольной деформации стергц.. получать при приравнивании энергии деформации стерпи и полуплоскости в результате . с

Г - 2 26- — • -ЬдЦ '

Такой те подход мохаю использовать для определения условной величины модуля продольной деформации стеркней в других условиях ааломнш тоннеля, как например, при наличии упругого слад конечной толцины поставленной вдоль конструкции в пространственных условиях и изменяемой телкикы а условиях смеаанного способа.

'¿ксплуатадиошоя нагрузка на ось подвижного состава метро колеблется в интервале 0,12-0,2 кн , каждые две оса заменяли в расчетной схеме одной силой, принятой в среднем равной 0,3 ин (рнс.1 ).

Подвитой состав состоит из 7 вагонов (для Москвы). В расчетной схеме тоннель зс лшется гибким стершем постоянной из-гибной кесткости, a грунт податливыми стергнямя.

Таким образом, цри дискретной расчетной схеме системы "тоннель-грунт" ыокао переходить к расчету стержневой системы

МОДЕЛЬ "ТОННЕЛЬ - ГРУНТ"

а), с образованием активной зоны

,'! !// ! ! /, ' 'Л л .1,4 1 г ! ыч'агггг т т /. ¡1 (; .■„'.^Т.: /.'/.• * .у.*,

—V—1-

---- 7 />тп

6). расчет-схема модели (а)

см в), расчетная схема разных моделеЗ (с)

У < с -З у»« 4

■Г- / Т! Т| 1 ^ л

— - — —

ш] II, ' / |]| 111 >1, и! 1.ШШ

г-Г

г), изгибающие ш енты (а)

д). изгибающие моменты (с)

Рис. I

методами строительной механики. При этом условная разбавка грунта а тишеля на элементы принималась в соответствии с системой нагрузок от подвижного состава. Нагрузки расподошш над условники опорами для ограничения количества исходных данных и неизвестных. Исходные данныо готовятся в следующей порядке. Определяются геометрические пг -аметры элементов системы (столбец грунта, обделка) в соответствии с предлагаемой разбивкой, соответствующей располоташю нагрузок ; определяются условные величины модуля продольной деформации стершей, шитлруюцих работу грунта согласно принятой модели расчета хз соогаотетвии о уоловшат заложит. Расчет выполняется по методу перемещений с использованием программного комплекса "Спринт", По иоходнш данный формируется матрица состяо« каадого элемента (стерли). Каждому месткому узлу соответствуют три степени свободы неизвестных: (х,у «поворот -вокруг Z), а' кавдому шарнирному узлу дае степени свобода (х,у). Матрицы жесткости элементов объединяется в обобщенную матрицу теоткоста с'истс-мы. Узловые нагрузки образуют правую часть системы уравнений. Система уравнений решается методов Холецкого, т.е-, путем-разложения ее в произведении нижней' и верхней трепальных матриц. Хранится только верхний, треугольник ввиду симметрии.*Определяются перемещения (неизвестные), и по ним вычисляются усилии во всех стер: ж путем умножения матру i жесткости элемента на перемещения его узлов, преобразованные в.систему координат элемента.

. Было выполнено несколько серий расчетов. Варьировались величины изгибно,. жесткости тоннельной обделил и величина secTiwcra столбов грунта. В'результате расчетов получены эшоры усилий (рис.Lei,е), в'соответствии о которыми моаю сделать некоторые выводы. Тоннельная обделка под действием колесит: нах'руаок

'испытывает небольшой до величине местный изгиб под кавдой нагрузкой ц оби;;; изгиб под действием группы соседних нагрузок. Чло.пя нагрузок группы возрастает о уменьшением адсткоста столбов грунта н увеличением изгибной гиоткости тоннеля. Тоннель работает щи: цепочка из нескольких простых болок. Число последних убывает с' умлшжншем модуля доформации основания, т.е. гесткости грунтовых столбов, гошюль может начать работать как балка на двух условных опорах (прогибается под действием всех колесных нагрузок, т.е. всего поезда). С уменьшением модуля деформации грунта, •если изгибнан глсткость тоннельной обделка недостаточна для иоилочеши в работу более удалешшх участков основания вдоль тоннеля, прогиби конструкции сильно возрастут, в той ко мере возрастут осадки и наирягвшш в основании, произойдет увеличение изгибающих моментов в сечениях конструкции под нагрузками, особенно средними, в результате чего появляются трещины, которые приведут к дальнейшему сиаг-енпо изгибиой хесткости и нарушению монолитности конструкции т01шсля.

Конструкция ооделкм, проектируемая для условий подобных рассмотренным, дол^1а бпть сносоола воспринять найденные из расчета усилил, ц обеспечить нормальные условна эксплуатации с точки зрения прочности тревдыоитоГпсоегп (сплоыностн) и иадешости.

Ил подобных участка следует учитывать кольцевые сачзи для сборных обделим. Эти связи доя«аш бить способны воспринимать как усилия от относительного виброеыещешш сме-ашх колец, так и норшишше усилил в поперечном сечении от изгиба тоннеля в продольном направлении, а ток«! обеспечивать герметичность и водонепроницаемость.

Из оощего вида эпюр момеитои следует, что конструкция •шшельлоЛ обделки испнткиаот в п<ч'Долыю:л игшравлоппн да с ьо.и к;

изгиба: отрицателх-нуя и лодояительиую. Рассматривалась отанпо-наркля задача,, т.о. эти всшга со всеми экстремумами проходит по длине всего тоннеля, что дуаю учитывать при конструировании.

Для обделки из железобетона, зная причину появления треииш, вызнвае»щх растяглзапиими напрнавшшки, которш бетон но способен сопротивляться, мехно рс. улирозать напрллшия и поперечном сечении так, чтобы оно работало целикси на огатио. К пидобшцс аадсчах регулирование ноию обеспечить с помощью предварительного напряжения..

При конструировании били рассмотрены два варианта конструкции: назовем их сплошная и дискретная. В обоих случаях рассматривалась целостность я сплошность при дофоркярованаи тоннеля при изгибе как в континуальная теле, условно глотком в поперечном капрал .генли и гибком в продольной направлении.

Предлагаемая. ош;сшая конструкция тоннельной обделки обката в прс ольном направлении вЦОокопрочними растянутыми сталь-ныиц элементами, располопзшшми по внутреннему периметру стенки тоннельяоЯ обдолкя. Регулирующее усилие обжатия, вызываемое иатягиваемм/л сталышш элементами и ого эксцентриситет находят из сложения эпюр иьирякений соответствуйте экстремальным моментам положительному и отрицательному при эксплуатационной нагрузке и эпвры внецентрзнно обжатого сечен усилиями регулирования. При условии, что раотягивавдие напряжения не допускаются, при этом напрякенно-деформированное состояние сечения рассматривалось чисто упругим, что допустимо при расчете пред-варительно-напрнкенного железобетонного сечешш, и в силу того, что усилия могут быть не так велики с точки зрения прочности .

Рассматриваемая арматура мог-ет бить ввиде кшатошх пучков. Закрепление потягиваемой арматуры монет быть выполнено анкерами раз. л'о вида. Ашсоры могут быть стаканного, петливого типа, конического с пробкой. Рассмотрены варианты располокения арматуры н шишах или по вн. гренней поверхности тоннельной обделки при . помощи предварительно устраиваемых конструкций в виде кронштейнов или крепление к робрам элемента обделки (рис.2).

Рассматриваемая монолитная конструкция тоннеля, обитая и продольном направлении трещшост ойкал. Сборная обладает постелило закрытыми стыками, что улучшает герметичность.

Расчот поперечного сечения выполнен по СНпП 2.03.01.84 в чисто упругой стадии работи. Ддл более точных результатов составлена программа ^изичсско-нелансЗного расчета предварнтельно-налрякешюго келезобетошюго кольцевого сечения, в которой был использован ипгоритм расчета но методу перемещений сечений на кс-миизацношшх материалов и келезобегона (Л.¿¡.Носарей, ii.kJ.Kpaa-внцкий). Согласно принятым предполокишям по размещений арматуры (конструктивной не напрягаемой и рабочей натягиваемой) была виполиопа полная автоматизация расчета, Компактная блок-схема показана на рис.3.

Декретная конструкция отличается от сплошной тем, что она примем. и) только для оооршх тошедышх обделок, ¿уш епдоиыой конструкции (монолитной и сборноП) создание напряшшого состояния ооченпя усилиями регулирования выполняется по участкам или

я

арматуру в продольном направлении размещает поочередно вдоль тоннеля во время монта;.са для сборной и после возведения для монолитной. Л в дискретной конструкции создание напряженного иосто.ш.щ выполняется в два этапа: сначала при изготовлении

КОШАКТНЛН шк-схш

1 лсод исходит данных 1

исчисление характеристики бетона по пналогячпоким »пвисимоотяы_

Ннчислоние коэ'!<|ициентов система __ "онокических урпвнениЗ_

[решение системы уравнений |

Вычисление напряженна и деформация

Вычисление сокymiíx модулей деформации

Проверка сходности

Печать результатов]

Р и с. 3

тсшгллал с; зросгряишшй 1ит.лэтс«

Д.П.! АТУ ГС. i '

Щ

Р I) С. 4

цикл-по

i---—

Цикл DO слоям ,

элементов обделки (блоков, тюбингов), и потом при мокта» обегаем в пределах стыков путем применения высокопрочных болтои (шгалек) при соединении.

Величина предварительного обжатия элементов обделки определяется из эпюр напряавлий а поперечном сочинии при экстремальных моментах (положительном ,< отрицательно:.;). При этом предьа-рптельно-налрякешше элементы обделки могут бить нацряадш натянутой высокопрочной арматурой или изготавливаются из самоиапря-кзшюго бетона. Для элементов, которые испытивзют нобольщ;:е растягивающие напряжения от изгиба, а которых растягивающие усилия от изгиба меньше сппротивления бетош, растякснив нет необходимости их обжатия.

Размещение арматуры и соединение элементов сплоаноВ конструкции показано на рис.2. ,

■ Расчет сечения элементов 'обделки при дискретной производится сс.ласно С'НиП дои схатш?. и внецеигренно стих элементов из бетона или аеле^обетона.

Способность работа кольцевого сечения тоннельной обделки на изгиб повышается благодаря всестороннему предварительному обжатию, которое"выполняется либо нагнетаемым аа обделку раствором, либо обаатием кольца в грунт. Б некоторой литературе высказывается мысли о том, что предварительно^ напряжение, создаваемое этши способши монет теряться из-за реликсации ндпря-хания в грунте. Кроме того величйна. обаатия не обладает достаточными теоретическими .обоснованиями. С другой стороны", практика эксплуатации тоннелей метрополитена свидетельствует о том, что на перегонных тоннелях со сборными .обделками наблюдается расстройство продольных и кольцевых "тиков, от периодического открытия и закрытия этих стыков. Как следствие динамики,

возникло^ пр;: прохоздснми поддонного состава, что приводят к нарушению герметичноети и водонепроницаемости, к другим вредным нос-.едствкям. Рабочее конструктивное репение - это обделки оо сиязями растя копия.

Как альтернат ..нов конструктивное решение для сечений кольца, вклвчяч продольные стыки, наряду о рассматриваемыми конструктивными ранениями в продольном направлении рассматривались два решения о иредварательно-нипрякскной арматурой.

- Кольцевой предварительно напрягаемой арматурой, независимо:! от нреднарителыю-нанрякенной, располагаемой в продольном направлении.

- Объединение кольцевой и линейной предварительно растянутой арматуры в одну конструкцию осуществляется путем армирования тоннельной обделки каркасами натянутого высокопрочного армирования. Общий вид пространственной арматуры - спиральный в двух -направлениях (рис.4). Основной элемент этой арматуры представ-лютея в виде петли, псесторошнв обютие кольца вызывается радиальной составляющей, величина которой мохет варьироваться в

зависимости от значения угла наклона натянутой арматуры к Образу вдей цялнццра обделки.

Конструкция зациты тоннельной обделен от коррозии и гидроизоляции, которые назначается да сборной обделки, состоит из блока пленочной рубашки (эластичного материала на основе каучука

или полиэтилена, применения которых подтверждается экономно*

техническими обоснованиями) и кольцевого, линейного уплотнителей. Ьа счет инъекции в камеры уплотнителей какого-либо раствора под давлением, например, полимербетона, повыцавтея герметичность и шдонепрошцаемость. Б то иг время возрастает предварительное

напряжение в сечениях кольца и а продольном направлении. Ьтн приращения напряжений долгза учитываться при расчете.

1.3 случае заложения тоннеля на участках неустойчивых грунтов (особенно сильно обиоднешШх лесках), пассивный отпор со стороны которых притерпевает резкое измононио (сниг.енле) -следует произвести расчет сборной или монолитной обделит как. зеразрезнсЗ труби на упругом основании.

П. Напрятанное состояние обделки необходимо определять о учетом изменений упругих показателей грунта, находящегося в взаимодействии с тоннельной обдгткой, при динамическом воздействии подвижного состава.

Ш. Предложена модель системы "тоннель-грунт" для участка, раополокевдого в стык»'обводненных мелкозернистых песках, которые под действием вибрации от'подвижного состава могут переходить в частично или полностью в разжиженное состояние. Обоснованы значения физикот-геометрических параметров' эт'оЗ модели.

. ХУ. Предлонег зя методика позволяет применить методы рт -чета стершевых систем для'расчета конструкции тоннеля как балки на упругом основании и учитывать разнообразные условия иало-аения тон-ггл.

У. Используя предложенную расчетную схему, в которой предполагалось, что колесные нагругки электропоездов являются преобладающими, в! юлнекн 'многовариамкне чиолешше расчеты тоннеле; работающих а продольном направлении при разных значениях физико-геометрических параметров .системы "тонне, .-грунт".

Ha cciíOBíiJiH» Е!:;;оштшшх расчетои ысжио оделать следующие вывода:

- при достаточно метком основании (модуль деформации гру..л> Ео-5 Ш1а и больше) поездная нагрузка непосредственно пиредаетсп основанию. Изгиб тоннеля в продольном направлений не проявится к uowio г. ¡ользовать сборную обделз^ Oes кольцевых связей ;

- при маша, значениях кесткоста основания (водуль деформации меньше I ¡.lila) тоннель начинает работать как труба на упругой оеноиашш под каздой нагрузкой или несколькими соседними нагрузкам. Предельным случаем (отпор основания близок к нуля) при достаточной нагибной ¡ьесткоотс гониеля является изгиб тоннеля под всей системой поездной нагрузки как балки на даух уолознкх опорах, пролет которой увеличивается о убыванием хизоткости ооно-вашш. В этом случае возрастут прогиби, изгибающие моменты и поперечные сила в условных опорах.

У1. Иродяошю несколько вариантов конструкции тоннельных обделок из клезобетона, предназначенных для применения при соорунизшш лерегошшх тоннелей в слоишх инЕеиерно-гвдрогооло-гнческих условиях:

- гошюльшш обделка из г-слезобстоиа, обгатая високоароч-iun.ii! ст;шышмц элементами, располошишш вдоль нее по периметру изнут] . Э-ío конструктивное реденло можно применить для монолитной обделки из телезооетош! и сборной из келезобетона шш

чугуна ; *

- сборная тоннельная обделка с предварительно обадтимн элемента!.'.!! из г.елезобетона, который соединяются с поиощьв пред-иапря;:еших деталей (например, о пог.оцьи высокопрочных, болтов г.ж, шгалек) ;

- конструкция обдолки о проотраиствеинш арИИрОЯШШШ, обеспечивакщсл предварительное обяатие как в продольном , так и а кольцевом направлениях.

УЛ. Разработан алгоритм и программа нелинейного расчета предварительно-напрякенного сеченая кольцевого очертания из гзлезобетона о автоматизации" всех этапов расчета.

• У13. Обделка с пространственной натянутой арматуреЛ о • . предлагаемой конструкцией гидроизоляции, коррозионостойкости шкет быть гак альтернатива чугунной обделки.

IX. Предлагаемое продольное и пространственное армирование мокло пряаонять в случае чугунной обделки и повысить прочность п горыетичнооть конструкции.

АЛЬЗАХР Амэр п!фик

конструкция тоннельных обдшж при изшшхвдхся

ВДОЛЬ НЕЁ СВОЙСТВА! ГРУНТОВ 05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Сдано в г бор 10.12,9/ Подписано к печати Ю.12.,9/

Формат бумаги 60x90 1/16. Объём п.л. Заказ ¡619 Тираж 100

Типогр Зад МИИТа. Москва,' ул. Образцова, 15