Разработка метода расчета обделок переменной толщины тоннелей мелкого заложения

• Автор: Хренов, Сергей Игоревич
• Шифр специальности: 25.00.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 150 с.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕКРУГОВОЙ ОБДЕЛКИ ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ ТОННЕЛЯ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ С ОКРУЖАЮЩИМ МАССИВОМ ГРУНТА
3. МЕТОД РАСЧЕТА НЕКРУГОВЫХ ОБДЕЛОК ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ ТОННЕЛЕЙ МЕЖОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
3.1. Решение задачи о напряженном состоянии кольца переменной толщины, подкрепляющего некруговое отверстие в полуплоскости, при наличии начальных напряжений, моделирующих действие собственного веса грунта
3.2. Решение задачи о напряженном состоянии кольца переменной толщины, подкрепляющего некруговое отверстие в полуплоскости, при наличии начальных напряжений, моделирующих действие давления подземных вод
3.3. Решение задачи о напряженном состоянии кольца переменной толщины, подкрепляющего некруговое отверстие в полуплоскости, при действии на участке ее границы равномерно распределенной нагрузки
3.4. Алгоритм определения напряженного состояния некруговой обделки переменной толщины тоннеля мелкого заложения
3.5. Проверка точности удовлетворения граничных условий. Сравнение результатов расчета с решениями частных задач, полученными другими авторами
3.6. Примеры расчета
3.7. Прогноз снижения несущей способности обделок канализационных тоннелей вследствие газовой коррозии бетона
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ОБДЕЛОК ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНЫ ТОННЕЛЕЙ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ ОТ ОСНОВНЫХ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
4.1. Зависгшости напряженного состояния обделки переменной толщины тоннеля мелкого заложения от влияющих факторов при действии собственного веса грунта
4.2. Зависгшости напряженного состояния обделки переменной толщины тоннеля мелкого заложения от влияющих факторов при действии давления подземных вод
4.3. Зависгшости напряженного состояния обделки переменной толщины тоннеля мелкого заложения от влияющих факторов при действии нагрузки на поверхности
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА РАСЧЕТА В ЦЕЛЯХ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Развитие инфраструктуры городов, эффективное функционирование современного городского хозяйства неразрывно связаны с интенсивным освоением подземного пространства, в частности, с сооружением тоннелей различного назначения - транспортных, коммунальных, коллекторных и т.п. При этом особенности городских условий, к которым относятся высокая плотность застройки, наличие ответственных объектов на поверхности, густая сеть подземных коммуникаций, делают целесообразным использование закрытого способа проведения тоннелей.
Изучение опыта подземного городского строительства показывает, что тоннели могут иметь различную форму поперечного сечения в зависимости от их назначения, технологии строительства и условий эксплуатации. В настоящее время распространение получили тоннельные обделки, толщина которых изменяется по периметру их поперечного сечения. Существующие на сегодняшний день аналитические методы расчета таких конструкций предназначены для определения напряженного состояния обделок тоннелей глубокого заложения. Аналогичных методов расчета некруговых обделок переменной толщины, позволяющих учитывать влияние земной поверхности, зданий и сооружений, а также наземного транспорта на напряженное состояние подземной конструкции, до настоящего времени не имелось.
В связи с этим целью настоящей диссертационной работы является разработка аналитического метода расчета обделок переменной толщины тоннелей мелкого заложения, сооружаемых закрытым (подземным) способом, на действие собственного веса грунта (пород), давления подземных вод, веса объектов строительства, расположенных на поверхности, нагрузки от подвижного наземного транспорта.
Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

¥,.,(а) = |>»о-‘ +££оГ)(,)а!:Х +±±а>±а1%^
к=1 к~0п~к А-1п-0 г
Окончательно запишем
Ф1>0(*) = 1^^а-* + £са‘; + Е^
4=1 4=0 4=1 4
^Ла) = ±сГА)о-к +±сГ^к-, ^) = Е‘*(2Хи>°-‘ +Ё^(4Хи,а‘,
4=1 4=0 4=1 4

?4(,)ао)=5Х1Х1)рй+Ё«?Х1)/м с*
п=1 «=!
243X1.0) =в(ЗХ1) (/: = 0, ...,со)
^»Е^эа+Ё^а (*=1.-.«»)
/7—1 Л
?тт=а<лт (* = 0 »)
(3.82)
(3.83)
?4(1)(М) = <41)(,) + Е *2 Е “М (*=1. - »)
л=0 г
а(.) (*в о »)
п=к
с^=а^+±а^± оМ (*-1 »)
л=0 г
?4(4)(М) = Ё^4)(1)«(Л (* = 0, ...,«)
л=&
Формулы (3.82), (3.83) можно записать в следующем виде (при 5=1, 2):
г-мсм* в £вма>ро> + Ё«Г2)(,)С) (* - и„ Я4,
л=1 л
^2X1.0) =а(*+2Х.) (к = 0, ...,оо).
-МОЛ) =аМ(.) + ±а^2±а<%1% (к = 1, ...,00);
л=о г=о (3.85)
сГ2)(,Л)=£аГ2)(,)а(^ (* = 0 оо).
п=к