Bài giảng Thiết kế công trình ngầm

THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM Giảng viên: TS Đỗ Tuấn Nghĩa Bộ môn: Địa Kỹ Thuật Trường: Đại Học Thủy Lợi Email: dotuannghia@tlu.edu.vn THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CTN CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ HỌC CỦA ĐẤT ĐÁ CHƯƠNG 3: ÁP LỰC ĐẤT ĐÁ TÁC DỤNG LÊN CTN CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÌ CHỐNG Ở HẦM NGANG CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN VỎ HẦM BÊ TƠNG TỒN KHỐI CTN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) TÀI LIỆU THAM KHẢO THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) Chương KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CTN THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung 1.1 Phân loại CTN theo mục đích sử dụng  CTN dùng cho vận tải: Hầm đường sắt Hầm tầu điện ngầm Hầm đường ô tô Hầm dẫn nước Hầm vận chuyển quặng, v.v THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung  CTN dùng cho vận tải: Hầm đường sắt THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung  CTN dùng cho vận tải: Hầm tầu điện ngầm THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung  CTN dùng cho vận tải: Bản đồ hệ thống tầu điện ngầm Đài Bắc THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung  CTN dùng cho vận tải: Bản đồ hệ thống tầu điện ngầm Tokyo THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) §1 Khái niệm chung  CTN dùng cho vận tải: Bản đồ hệ thống tầu điện ngầm Hà Nội (dự kiến) THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 10 h= 3m 2a = 3.5m ĐT cấp 4: g = 2.4T/m3 Bước chống: 0.5m THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 15 §3 Tính tốn chống thép Cấu tạo i Các kiểu chống thép: hình thang, hình tứ giác, hình vịm, hình trịn dùng thép I ray cũ ii Khi ALD lớn, chống thép dạng hình trịn thường sử dụng bao gồm: Vì chống kết cấu cứng Vì chống kết cấu mềm THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 16 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn a Trường hợp chống hình thang Tự xem giáo trình trang 116 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 17 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn b Trường hợp chống cứng dạng cung trịn i Vì chống gồm AC CB liên kết cứng bu lông q y0 C r a x0 Va A Ha l/2 h Vb Hb l/2 B fc ii Tải trọng phân bố 𝑞 = 𝛾ℎ1 𝐿 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 18 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn b Trường hợp chống cứng dạng cung trịn Trong đó, ℎ1 chiều cao vòm AL (m) 𝛾 TLR địa tầng (𝑇/𝑚3 ) 𝐿 khoảng cách theo phương trục hầm chống (m) iii Phản lực khớp nối 𝐻𝑎 = 𝐻𝑏 = 𝐻 = 𝑞𝑙 /8𝑓0 𝑉𝑎 = 𝑉𝑏 = 𝑉 = 𝑞𝑙/2 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 19 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn b Trường hợp chống cứng dạng cung trịn iv Vị trí mặt cắt có ƯS max: 𝑥0 = 𝑦0 = 𝑙 𝑟2 − 64𝑓02 𝑟 − 𝑥02 + ℎ Trong đó, 𝑟 bán kính cung vịm hầm (m) 𝑙 chiều rộng hầm (m) THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 20 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn b Trường hợp chống cứng dạng cung tròn 𝑓0 chiều cao hầm (m) ℎ chiều cao tâm hầm (m) v Nội lực mặt cắt này: 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑉 𝑁=𝑞 𝑞 𝑙 − 𝑥0 − − 𝑥0 − 𝐻𝑦0 2 𝑙 𝑥0 𝑞𝑙 𝑥0 𝑦0 −ℎ − 𝑥0 − −𝐻 𝑟 𝑟 𝑟 𝑙 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 21 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn c Trường hợp chống mềm dạng cung trịn i Vì chống có khớp chịu tác dụng TT (q) phản lực đàn hồi Q sườn biến dạng hướng phía vách hầm q r y0 Q x0 Va A C Q a h Ha l/2 Hb l/2 Vb fc B THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 22 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn c Trường hợp chống mềm dạng cung trịn ii TT phân bố đều: 𝑞 = 𝛾ℎ1 𝐿 iii Phản lực đàn hồi: Q = k ∗ 𝑞/100 Trong đó, K hệ số phản lực đàn hồi ĐT (bảng 4-2) iv Phản lực A B: 𝐻𝑎 = 𝐻𝑏 = 𝐻 = 𝑞𝑙 8𝑓0 𝛾𝑄 − 𝑓0 𝑉𝑎 = 𝑉𝑏 = 𝑉 = 𝑞𝑙/2 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 23 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn c Trường hợp chống mềm dạng cung trịn v Vị trí mặt cắt có ƯS max: 𝑥0 = 𝑟 𝑞2 − (𝐻 + 𝑄)2 𝑞2 𝑦0 = 𝑟 − 𝑥02 + ℎ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 24 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn c Trường hợp chống mềm dạng cung trịn vi Nội lực mặt cắt có ƯS max: 𝑙 𝑞 𝑙 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑉 − 𝑥0 − − 𝑥0 − 𝐻𝑦0 − 𝑄(𝑦0 − ℎ) 2 𝑥0 𝑙 𝑥0 𝑦0 − ℎ 𝑦0 − ℎ 𝑁 = −𝑉 + 𝑞 − 𝑥0 −𝐻 −𝑄 𝑟 𝑟 𝑟 𝑟 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 25 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn d Trường hợp chống kiểu vịm khớp i Vì chống xem khung khớp chống cột bên e q e Va y0 r H H1 A x0 l/2 C a Vb h1 H H1 B fc’ f0 h l/2 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 26 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn d Trường hợp chống kiểu vịm khớp ii Lực xô ngang A B: Do q: 𝐻 = 1.1𝑞𝑙 8𝑓0 Do e: 𝐻1 = 𝑒𝑓0′ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 27 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn d Trường hợp chống kiểu vịm khớp iii Vị trí mặt cắt có ƯS max: 𝑥0 = (𝐻 − 𝐻 𝑒) 𝑟 − (𝑞 − 𝑒)2 𝑦0 = 𝑟 − 𝑥02 + ℎ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 28 §3 Tính tốn chống thép Tính tốn d Trường hợp chống kiểu vịm khớp iv Nội lực mặt cắt có ƯS max: 𝑞𝑙1 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 𝑞𝑙1 𝑥0 𝑁=− − +𝑞 𝑟 𝑙1 𝑞 𝑙1 𝑒 − 𝑥0 − − 𝑥0 − 𝐻𝑦0 + 𝐻1 𝑦0 − 𝑦0 2 2 𝑙1 𝑥0 𝑦0 − ℎ1 𝑦0 + ℎ1 𝑦0 + ℎ1 − 𝑥0 −𝐻 − 𝑒𝑦0 + 𝐻1 𝑟 𝑟 𝑟 𝑟 THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH NGẦM (TS ĐỖ TUẤN NGHĨA) 29