Расчет обделки гидротехнического тоннеля

Курсовой проект

 

по дисциплине «Конструкции и расчет крепи»

Расчетно-пояснительная записка

Студент гр.330281 _____________________ Левин А.Д.

 

Проверил проф., д.т.н. _________________ Савин И.И.

 

 

Тула 2012

Оглавление

Задание на курсовой проект. 3

Определение несущей способности крепи вертикального шахтного ствола. 4

Расчет обделки гидротехнического тоннеля. 3

Расчет крепи горизонтальной выработки круглого поперечного сечения. 16

Список используемой литературы.. 20

 

 

 

Задание на курсовой проект

 

 

 

Определение несущей способности крепи вертикального шахтного ствола.

Характеристики тюбинга конструкции Шахтспецстроя:

D_св=8м

Толщина спинки 30мм

R₁= 4,15м

R₂=4,18м

R₃=4,225м

Суммарная минимальная высота кольцевых ребер 13,4см

Суммарная минимальная высота ребер наружной поверхности 9 см

Рис. 1. Конструкция нового тюбинга Шахтспецстроя.

Рис.2. Схема расчета многослойной крепи по эквивалентным напряжениям.

Для нахождения коэффициентов передачи нагрузок необходимо вычислить следующие данные по приведённым формулам:

Для удобства полученные данные сведем в таблицу:

 

Таблица 1. Данные для расчета коэффициентов передачи нагрузок.

	ν	Е, МПа	Gred,МПа	κ	С2	d1	d1’	d2	d2’	X	m1	m1’	m2	m2’
1слой	0,3		3435,897	1,8	1,076	3,013	0,861	2,952	2,8		28,175	27,175	27,175	26,175
2слой	0,3		38461,538	1,8	1,014	0,861	2,840	2,829	2,8	58,944	139,835	138,835	138,835	137,835
3слой	0,3		2307,692	1,8	1,021	2,840	0,811	2,843	2,8	0,040	94,391	93,391	93,391	92,391
Внешний бесконеч-ный слой	0,35		462,962	1,6						4600592,604

Определим коэффициенты передачи нагрузок:

Вычислим контактные напряжения:

(МПа)

(МПа)

(МПа)

(МПа)

Определим нормальные тангенциальные напряжения на внутренних и внешних контурах:

(МПа)

(МПа)

(МПа)

(МПа)

(МПа)

(МПа)

Расчет обделки гидротехнического тоннеля.

Строим типовое сечение гидротехнического тоннеля и определям длины лучей, проведенные из центра описанной окружности с шагом 15 градусов.

S₀=π(r₀)²= 6261475.4997

r₀= =1,41177

Произведем анализ данных полученных в программе FOK:

 

Программа FOK1

Расчет обделок тоннелей произвольного поперечного сечения

 

Tульский политехнический Mетоды расчета, алгоритмы Фотиевой H.H

и н с т и т у т Программа Kозлова A.H.

 

Пользователь - Гидроспецпроект (без права передачи другим организациям)

 

Геометрические характеристики обделки

 

╔═════════════╤═══════╤══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ │Tолщина│ Д л и н ы л у ч е й (м) ║

║ Обделка ├───────┼──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────┬──────╢

║ │ (M) │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ 5 │ 6 │ 7 │ 8 │ 9 │ 10 │ 11 │ 12 │ 13 ║

╠═════════════╪═══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╪══════╣

║ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ║

║ 54321 │ .26 │ 1.44 │ 1.45 │ 1.48 │ 1.54 │ 1.50 │ 1.35 │ 1.30 │ 1.35 │ 1.50 │ 1.57 │ 1.34 │ 1.20 │ 1.16 ║

║ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ║

╚═════════════╧═══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╧══════╝

 

 

K о о р д и н а т ы т о ч е к к о н т у р о в (м)

 

╔═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Hомера │ в н у т р у н н е г о │ н а р у ж н о г о │ средней линии ║

║ ├────────────────┬────────────────┼────────────────┬────────────────┼────────────────┬────────────────║

║ точек │ Xв │ Yв │ Xн │ Yн │ Xср │ Yср ║

║───────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 1 │ 1.425 │ .000 │ 1.700 │ .000 │ 1.563 │ -1.305 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 2 │ 1.390 │ .403 │ 1.652 │ .456 │ 1.521 │ -1.258 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 3 │ 1.284 │ .765 │ 1.508 │ .871 │ 1.396 │ -1.115 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 4 │ 1.105 │ 1.048 │ 1.269 │ 1.208 │ 1.187 │ -.834 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 5 │ .840 │ 1.226 │ .937 │ 1.444 │ .888 │ -.428 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 6 │ .480 │ 1.304 │ .518 │ 1.574 │ .499 │ .042 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 7 │ .043 │ 1.315 │ .041 │ 1.614 │ .042 │ .499 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 8 │ -.414 │ 1.298 │ -.443 │ 1.581 │ -.428 │ .888 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 9 │ -.800 │ 1.256 │ -.868 │ 1.476 │ -.834 │ 1.187 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 10 │ -1.048 │ 1.146 │ -1.182 │ 1.278 │ -1.115 │ 1.396 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 11 │ -1.147 │ .904 │ -1.369 │ .959 │ -1.258 │ 1.521 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 12 │ -1.154 │ .506 │ -1.455 │ .519 │ -1.305 │ 1.563 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 13 │ -1.145 │ .000 │ -1.478 │ .000 │ -1.312 │ .000 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

╚═════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╝

 

СОБСТВЕННЫЙ ВЕС ПОРОД ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

 

╔═════════════════════════════════════════════════════╗ ╔══════════════════════════╤══════════════════════════╗

║ ║ ║ П о р о д ы │ Материала обделки ║

║ ║ ╟──────────────┬───────────┼──────────────┬───────────╢

║ коэффициент бокового давления .54 ║ ║ Модуль │Kоэффициент│ Модуль │Kоэффициент║

║ объемный вес пород (кH/м3) 25.00 ║ ║ деформации, │ Пуассона │ деформации, │ Пуассона ║

║ глубина заложения ( м ) 60.00 ║ ║ Мпа │ -- │ Мпа │ -- ║

║ корректирующий множитель .15 ║ ╟──────────────┼───────────┼──────────────┼───────────╢

║ ║ ║ 1250.00 │ .35 │ 27000.00 │ .20 ║

╚═════════════════════════════════════════════════════╝ ╚══════════════╧═══════════╧══════════════╧═══════════╝

 

Hапряжения и усилия в обделке

 

╔═══════════╤═══════════════════════════════════════════════════════════════════╤═════════════════════════════════╗

║ │ H A П P Я Ж E H И Я (Kпа) │ У C И Л И Я ║

║H о м е р а├─────────────────────────────────┬─────────────────────────────────┼────────────────┬────────────────║

║ │ K о н т а к т н ы е │ Hормальные тангенц. на контуре │ ИЗГИБ. MOMEHTЫ │ ПPOДOЛЬHЫE CИЛЫ║

║ сечений ├────────────────┬────────────────┼────────────────┬────────────────┼────────────────┼────────────────║

║ │ Hормальные │ Kасательные │ наружном │ внутреннем │ M (кH*м) │ N (кH) ║

╟───────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────┼────────────────║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 1 │ -149.51 │ .00 │ -784.73 │ -303.23 │ 3.024 │ -149.336 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 2 │ -145.68 │ 33.15 │ -848.65 │ -370.10 │ 2.841 │ -162.646 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 3 │ -139.35 │ 57.47 │ -1051.92 │ -741.15 │ 1.580 │ -221.414 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 4 │ -138.09 │ 70.20 │ -1268.12 │ -1445.11 │ -.775 │ -310.897 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 5 │ -142.54 │ 68.30 │ -1158.85 │ -1641.05 │ -2.279 │ -333.386 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 6 │ -150.93 │ 45.76 │ -766.08 │ -1384.46 │ -3.845 │ -293.726 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 7 │ -162.32 │ 2.96 │ -452.52 │ -1290.71 │ -6.242 │ -260.549 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 8 │ -172.83 │ -46.76 │ -450.11 │ -1368.82 │ -6.201 │ -258.835 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 9 │ -172.32 │ -86.40 │ -907.66 │ -1879.83 │ -4.299 │ -321.041 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 10 │ -158.73 │ -104.42 │ -1408.76 │ -2652.36 │ -3.674 │ -382.317 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 11 │ -135.46 │ -93.01 │ -1157.25 │ -629.29 │ 2.302 │ -204.324 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 12 │ -116.85 │ -57.45 │ -1000.05 │ 202.61 │ 9.072 │ -119.958 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

║ 13 │ -112.23 │ .00 │ -1005.94 │ 357.03 │ 12.544 │ -107.825 ║

║ │ │ │ │ │ │ ║

╚═══════════╧════════════════╧════════════════╧════════════════╧════════════════╧════════════════╧══════════════

-68,3

-57,47

Касательные

Нормальные

46,76

104,42

116,85

158,73

172,83

142,54

149,51

139,35

Эпюры контактных напряжений (1 м – 1 кПа)

 

Эпюры нормальных тангенсальных напряжений на контуре (1 м – 1 кПа)

357,03

2652,36

1879,83

1641,05

741,15

452,52

1408,76

1000,05 05

1268,12

784,73

На нижнем элементе крепи выработки возникают растягивающие напряжения равные 400 кПа, расчетная прочность на растяжение бетона класса В20 составляет 950 кПа, армирование нижней части крепи не требуется.

 

3,624

-9,072

119,958

382,317

6,201

2,279

260,549

310,897

-3,024

Продольные силы

Изгибающие моменты

Усилия на нейтральной линии