Курсовая работа на тему «Расчет бетонной обделки гидротехнического туннеля»

1. Инженерно-геологические условия

Проектируемые подземные сооружения располагаются в грунтах архейской группы представленной гранитогнейсами и небольшими массивами гранитов с многочисленными разноориентированными жилами пегмативов мощностью до первых десятков метров. Грунты многолетнемерзлые с температурой до минус 4, с мощностью в пределах поймы около 100 м, в береговых склонах до 300 м таликом шириной 110 м под руслом р. Тимптон.

Свойства грунтов в талом состоянии для инженерно-геологических зон 2 (зона разгрузки) и 3 (неизменный массив) представлены в таблице 1, в зонах разломов в таблице

На данном этапе естейственное напряженное состояние массива, в пределах глубин проектируемых поземных сооружений, принято равным весу вышележащей толщи грунтов.

Сейсмичность района 8 баллов.

Гидрокарбонатную жесткость воды-среды принимаем 0,25 мг*экв/л, что требует уточнения.

Таблица 1

Характеристика	Инженерно-геологическая зона
	2
Плотность , т/м^3	2,7
Коэффициент крепости в массиве fm	6
Модуль деформации, МПа	26000
Модуль упругости динамический Еd, МПа	48000
Коэффициент Пуассона	0,19
Коэффициент трения	0,66
Сцепление с, МПа	0,49
Степень трещиноватости по СНиП 2.02.02-85^*	Слаботрещиноватые
Коэффициент фильтрации k, см/с	1,9*10^-3
Примечание – коэффициент трения и сцепления по поверхности трещин равны tg=0.5, c=0.01 Мпа

2. Материалы конструкций обделок

Бетон тяжелый класса прочности на сжатие В25, рабочая арматура класса A-III (А400). Характеристики материалов по СНиП 2.06.08-87 представлены в таблице 3 и 4.

Таблица 2

Характеристика	Бетон класса В25
Нормативное сопротивление осевому сжатию Rbn, МПа	18,5
Нормотивное сопротивление осевому растяжению Rbtn, МПа	1,6
Расчетное сопротивление осевому сжатию Rb, МПа	14,5
Расчетное сопротивление осевому растяжению Rbt, МПа	1,05
Начальный модуль упругости при сжатии и растяжении Еи, МПа	3х10^4
Коэффициент Пуассона	0,2
Плотность , т/м^3	2,5

Таблица 4

Характеристика	Арматура класса А-III(А 400)
Нормотивное сопротивление растяжению Rsn, МПа	390
Расчетное сопротивление растяжению Rs, МПа	365
Расчетное сопротивление сжатию Rsc, МПа	365
Модуль упругости, Еупр, МПа	2х10^5

3. Расчетное сечение 1-1

Обделка монолитная железобетонная тип I, расположена в инженерно-геологической зоне 2, расстояние от шелыги свода до поверхности земли 61 м.

Конструкция обделки с расчетной схемой для эксплуатационного периода показана на рисунке 49, расчетная схема для ремонтного периода показана на рисунке 54. Конструкция обделки и приложенные нагрузки симметричны относительно вертикальной оси, поэтому в расчете рассматривается половина сечения.

Величины внутреннего напора воды относительно горизонтальной оси туннеля:

• Н₁=36 м – при нормальном подпорном уровне воды в водохранилище;

• Н₁=49,2 – для гидравлического удара при нормальной эксплуатации туннеля;

• Н₁=62,1 – для гидравлического удара при сбросе нагрузки.

• Напор подземных вод относительно горизонтальной оси туннеля Н_е=35м.

Расчет на эксплуатационные нагрузки производится с учетом жесткости арматурного сечения при модуле упругости конструкции Е_k=E_s, площади сеченияA_k=A_s и момента инерции конструкцииI_k=I_s.

В первом приближении задаемся минимальным процентом армирования с последующей корректировкой в случае необходимости.

²,

где - минимальный процент армирования;

b_k– ширина обделки;

h_k– толщина обделки.

Принимаем двухрядное армирование с площадью сечения на 1 м длины туннеля A_s=21,0 см²– четыре стержня диаметром 20 мм у внутренней поверхности обделки и четыре стержня диаметром 16 мм у наружной.

E_v =

Рис. 1 Сечение туннеля

4. Расчет бетонной обделки напорного туннеля (аналитическим методом)

Исходные данные для расчета:

1. Внутренний диаметр туннеля – D = 6.92 м.

2. Внутренний напор воды – Р_W =3.6 МПа (360 кН/м²).

3. Порода, окружающая выработку – крепкие глинистые сланцы среднетрещиноватые, для которых:

коэффициент крепости f = 6,

ко­эффициент удельного отпора – Ко = 3.9*10⁶ кН/м³,

коэффициент Пуассона ν =0,19, объемный вес породы γ₀ = 25 кН/м^э.

4. Грунтовые воды отсутствуют.

5. Сейсмичность района строительства в рас­четах не учитывается.

6. Обделка выполняется из монолитного бетона класса В25, армату­ра – класса А-III.

7. Туннель относится ко I классу.

Предварительно зададимся толщиной обделки туннеля. По /8/ рекомендуется ее принимать не более h_k<(0,2-0.1)r, где r =0,5d= 346 см. То есть h<45 см. Для моно­литных обделок предварительную толщину обделки принимают h_k=( 0,1… 0,15) r = 30. ..45 см. Задаемся = 40 см. Тогда наружный диаметр туннеля D₂ = D +2h_k = 7 м, наружный и средний радиусы – R₂ = 3.5 м, R = 0,5 (r_i + r₂ ) = 3.46 м.