Обоснование конструктивных параметров сборных обделок транспортных тоннелей и метрополитенов из сталефибробетона

• Автор: Русанов, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. + Прил.:110 с. ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ И ВЫБОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Опыт и перспективы применения фибробетонных конструкций в различных областях подземного и городского строительства

1.2. Анализ методов расчета и результатов исследования конструкций из фибробегона

1.3. Особенности статического расчета сталефибробетонньгх конструкций.

1.4. Состояние нормативной базы проектирования подземных сооружений из фибробетона.

1.5. Постановка задач и выбор методов исследования

1.6. Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ СБОРНЫХ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ОБДЕЛОК

2.1. Возможные варианты математической модели сборной сталсфибробетонной обделки и их анализ. Выбор рабочих моделей.
2.2. Исследование особенностей статической работы сталефибробетона как конструкционного материала
2.3. Теоретические исследования статической работы сборных сталефибробетонных обделок
2.4. Выводы.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТАЛЕФИБРОБЕТОНА.
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований.
3.2. Методика экспериментальных исследований
3.3. Экспериментальное определение физикомеханических свойств сталефибробетона для расчета подземных конструкций
3.4. Диализ результатов экспериментальных исследований.
3.5. Выводы
4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СТАЛЕФИБРОБЕТОИНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
4.1. Исходные предпосылки и расчетная модель.
4.2. Алгоритм и программа расчета сталефибробетоиных тоннельных конструкций
4.3. Пример расчета сборной сталефибробстопной обделки на примере перегонного тоннеля Омского метрополитена
4.4. Выводы.
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЕФИБРОБЕТОИНЫХ ТОННЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
5.1. Выбор рационального типа фибры для армирования обделок
5.2. Учет особенностей СФБ при конструировании тоннельных обделок
5.3. Проект экспериментальной конструкции сборной сталефибробетонной обделки метрополитена
5.4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В связи с существующим подходом в отечественной инженерной практике при расчете ФБ конструкций, аналогичным подходу, используемому при расчете железобетонных конструкций, анализ методов расчета обделок тоннелей из ФБ целесообразно начать с общепринятых методов расчета обделок тоннелей. Методам расчета тоннельных обделок посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей, среди которых необходимо отмстить работы: О. Ю. Антонова [1, 5], Л. С. Афсндикова [-], Б. O.E. Бугаевой [], H. C. Булычева [-], Б. Н. Виноградова, JI. A. Воробьева [], Б. Г. Галеркина [], В. Л. Гарбера [-], В. H.A. Демешко [], М. Г. Дмитриева [], И . Я. Дормана [-], Б. А. Картозия, М. И. Краснова [], B. JI. Маковского, J1. B. Маковского [, ], В. Е. Меркина [-0, 1], С. А. Орлова [7-0], И. В. Родина [8, 9], К. В. Руппенейта [ 5-7], Г. Н. Савина [3], В. В. Сальникова, Н. В. Смирнова, H. H. Фотиевой [4, 5], В. В. Чеботасва [8-4], С. А. Юфина [9-1], H. Duddeck [2], J. Erdmann [2J, A. M. Muir-Wood [8, 1], W. Wittke [0], О. Zienkiewicz [] и др. Большой вклад в развитие теорий и практических методов расчета подземных сооружений и тоннельных обделок внесли ученые и специалисты таких научных институтов, организаций и строительных ВУЗов как: Филиал ОАО ЦНИИС «НИЦ «Тоннели и метрополитены» (НИЦ «ТМ»), ОАО «Мстроги-протранс», ОАО «Ленметрогипротраис», «МИИТ», «МАДИ», «ТПИ», «ЛИ-ИЖТ», «НИИЖТ» и другие. В НИЦ «ТМ» разработка и совершенствование методик расчета сборных обделок тоннелей с учетом особенностей новых конструкций ведется с начала применения сборного железобетона в отечественном метро- и тоннелестроении. За это время было проведено большое число испытаний обделок на кольцевых стендах, испытаний моделей обделок и их элементов, в том числе исследовано множество конструкций обделок с различными видами стыков. Среди разработанных НИЦ «ТМ» методик расчета следует отмстить методику В. В. Чеботаева и A. A. Кубышкина, в основе которой заложен алгоритм псевдо-просзранствениого расчета обделки с учетом работы стыков []. Расчетная схема представляет собой стержневую систему с моделированием г рунта в виде упругих связей в узлах. Эпюра упругого отпора задается в исходных данных. Эта методика использовалась и хорошо себя зарекомендовала при расчетах таких транспортных сооружений как перегонные тоннели метрополитенов в городах: Омске, Казани, Екатеринбурге, Челябинске; Миниметро, Лефортовского тоннеля, комплекса Серебряноборских тоннелей в г. Москве; при поверочных расчетах обделки перегонного тоннеля метрополитена на участке «Размыв» в г. Санкт-Петербурге и в рамках других объектов. За рубежом в инженерной практике широко применяется методика разработанная Мыором-Вудом [1] и ее модификации [8]. Особенность методики заключается в том, что модель обделки представляется в виде замкнутого кольца без стыков в упругой среде. Влияние егыков на работу конструкции учитывается уменьшением момента инерции сечения кольца в зависимости от количества продольных стыков и их геометрических параметров. Данная методика хорошо зарекомендовала себя на практике и даст хорошую сходимость результатов для сборных круговых обделок с перевязкой продольных егыков (высокоточные водонепроницаемые обделки, в том числе трапециевидной формы). Методика использовалась при проектировании тоннелей под Ла-Маншем (CTRL), тоннелей на скоростной железной дороге (London High Speed 1, CTRL Section 2) в Великобритании, перегонные тоннели Юбилейной линии Лондонского метрополитена, а также при расчете других тоннелей. В последнее время, в связи с развитием аппаратного и иршраммного обеспечения, большое расиросфаиепие получили методики численного анализа систем «обделка - грунтовый массив» с применением МКЭ, МКР, метода дискретных элементов (МДЭ) и других численных методов. Использование таких методик позволяет решать задачи механики сплошной среды в плоской и пространственной постановке. В инженерной практике, благодаря развитию вычислительной техники появилась тенденция к выполнению расчетов бетонных и железобетонных конструкций с учетом физической нелинейности конструкционного материала.