Приложение 2 (обязательное). Расчет обделок туннелей по предельным состояниям второй группы

Приложение 2
Обязательное

Расчет обделок туннелей по предельным состояниям второй группы

1. Расчет бетонных и железобетонных обделок произвольного очертания

Расчет следует выполнять на основное сочетание нормативных нагрузок в соответствии с разд.5 и 6 с учетом коэффициента отпора грунта, жесткость сечения принимается согласно п.6.12.

По полученным усилиям (изгибающий момент и нормальная сила) необходимо выполнить расчет по образованию и раскрытию трещин.

Трещиностойкие обделки, проектируемые для условий, отвечающих п.4.16, следует проверять по образованию трещин согласно СНиП II-56-77.

ГАРАНТ:

С введением в действие СНиП 2.06.08-87 с 1 января 1988 г. утрачивают силу СНиП II-56-77

Нетрещиностойкие обделки должны рассчитываться по раскрытию трещин согласно разд.4 и 5 настоящего приложения.

2. Расчет по образованию трещин бетонных и железобетонных обделок напорных туннелей кругового очертания на начальных стадиях проектирования

На начальной стадии проектирования расчет по образованию трещин трещиностойких обделок, проектируемых для условий, отвечающих п.4.16, допускается выполнять по формулам (1) и (2), обеспечивающим трещиностойкость при действии внутреннего давления.

Толщину обделки , см, следует вычислять по формулам:

при коэффициенте удельного отпора грунта .

, (1)

где - нормативное внутреннее давление воды, МПа;

- модуль упругости материала обделки, принимаемый равным , МПа;

- нормативное сопротивление материала обделки на растяжение, принимаемое по СНиП 2.03.01-84 в соответствии с классом бетона, МПа;

- коэффициент армирования сечения;

в слаботрещиновтых грунтах при

, (2)

где .

3. Расчет по образованию трещин (на трещиностойкость) обделок из набрызг-бетона на внешнее давление

Толщину несущих обделок из набрызг-бетона , м, следует определять по формуле

, (3)

где - нормативная величина вертикального горного давления (п. 5.12), МПа. При специальном обосновании допускается определять горное давление из условия объема возможного вывала между анкерами;

- остаточное гидростатическое давление воды с учетом снижения уровня подземных вод дренажными или другими мероприятиями, МПа;

- нормативное сопротивление набрызг-бетона на осевое растяжение при проектном классе бетона, определяемом по прочности на растяжение (по СНиП 2.03.01-84), МПа;

- коэффициент условий работы, принимаемый равным для армированной обделки - 1, для неармированной - 0,6;

- шаг анкеров в продольном и поперечном направлениях, принимаемый наименьшим (но не менее 1 м) исходя из условий:

а) образования грунтового свода - по формуле

, (4)

где - длина анкеров, м;

- глубина нарушенной зоны, м (п. 5.12);

- глубина заделки анкера за пределы нарушенной зоны, принимаемая равной 0,5-0,7 м;

- пролет выработки, м;

- сцепление грунта, принимаемое по данным натурных исследований; для предварительных расчетов допускается принимать , МПа;

- коэффициент, равный 0,2-0,25 для выработок I формы сечения и 0,25-0,3 - для остальных форм сечения (см. черт. 1);

б) устойчивости грунтов между анкерами - по формуле

; (5)

в) прочности закрепления анкера - по формуле

, (6)

где - несущая способность анкера, равная для железобетонных анкеров прочности стержня анкера на разрыв, для остальных анкеров - 80-100 кН.

4. Расчет ширины раскрытия трещин в бетонных обделках напорных туннелей кругового очертания

Ширина раскрытия трещин , мм, в бетонных обделках туннеля, предусматриваемых в однородных трещиноватых грунтах или других грунтах, укрепленных цементацией, должна определяться по формуле

, (7)

где

5. Расчет ширины раскрытия трещин в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей

Ширину раскрытия трещин , мм, в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей следует рассчитывать по формуле

, (8)

где - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости скального грунта, сложенного из блоков, и принимаемый в зависимости от модуля трещиноватости : при ; при . В интервале значения принимаются по интерполяции;

- коэффициент, принимаемый для центрально- и внецентренно растянутых элементов - 1,2, для внецентренно сжатых и изгибаемых элементов - 1;

- коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля - 1, при гладкой арматуре -1,4;

- напряжение в растянутой арматуре без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения, МПа;

- начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона: для конструкций, находящихся в воде, МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, ;

- коэффициент армирования сечения, принимаемый равным , но не более 0,02 (здесь - необходимая площадь сечения арматуры, определяемая согласно обязательному приложению 1 или принимаемая в соответствии с п. 4.19);

- диаметр стержней арматуры, мм.

Напряжения в растянутой арматуре , МПа, следует определять по формулам:

для изгибаемых элементов

, (9)

для центрально растянутых элементов

, (10)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

, (11)

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

для более растянутрй арматуры

; (12)

для менее растянутой арматуры

, (13)

rде , - нормативные изгибающий момент и продольное усилие, определяемые в соответствии с обязательным приложением 1 (по стандартным программам);

- плечо внутренней пары сил, принимаемое по результатам расчета сечения на прочность;

- рабочая высота сечения;

- расстояние от центра тяжести площади сечения растянутой арматуры до продольной силы ;

- расстояние от центра тяжести площади сечения сжатой арматуры до продольной силы .

Определяемая расчетом ширина раскрытия трещин должна быть не более величин, приведенных в табл. 7.

Примечание. В формуле (11) знак "+" принимается при внецентренном растяжении, знак "-" - при внецентренном сжатии.