BAI GIANG TK DUONG HAM VA METRO f1

Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình MỤC LỤC ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG HẦM (LT=0; BT=0, TL=2; TH=4) 1.1 Mục đích sử dụng phân loại cơng trình ngầm 1.1.1 Hầm giao thông 1.1.2 Hầm thủy lợi 10 1.1.3 Hầm ngầm công nghiệp 10 1.1.4 Những cơng trình ngầm cơng cộng dịch vụ đô thị 10 1.1.5 Đô thị ngầm (Underground City) 10 1.1.6 Cơng trình quốc phòng 10 1.2 Đường hầm cách phân loại đường hầm theo điều kiện vượt qua chướng ngại 10 1.2.1 Các phận đường hầm 10 1.2.2 Một số thuật ngữ thường dùng 11 1.2.3 Cách phân loại đường hầm theo điều kiện vượt chướng ngại 12 1.2.4 Đường hầm xuyên núi 12 1.2.5 Đường ngầm hầm vượt 13 1.2.6 Hầm vượt sông 13 1.2.7 Đường tàu điện ngầm (Metro) 13 1.3 Phân loại đường hầm theo điều kiện 13 1.4 Phân loại đường hầm theo công nghệ thi công 13 1.4.1-Đường hầm thi công theo phương pháp mỏ truyền thống 13 1.4.1.1 Phương pháp mỏ truyền thống 14 1.4.1.2 Phương pháp đào hầm Áo- NATM 14 1.4.1.3 Phương pháp đào hầm máy đào Combai 15 1.4.2 Đường hầm thi công theo phương pháp khiên đào- TBM 16 1.4.3 Đường hầm thi công theo phương pháp lộ thiên (Cut and cover method) 16 1.4.4 Đường hầm thi công theo phương pháp chở – hạ chìm 17 1.4.5 Đường hầm thi cơng theo phương pháp vòm thép vùi 18 1.5 Tình hình xây dựng hầm nước ta 18 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT XÂY DỰNG HẦM (LT=4; BT=0, TL=2; TH=8) 19 2.1 Khảo sát địa hình khu vực hầm 19 2.1.1 Nội dung cơng tác khảo sát địa hình 19 TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình 2.1.2-Những nguyên tắc lập lưới trắc địa khống chế vị trí đường hầm 20 2.1.3- Phương pháp định vị hang đào 20 2.2 Khảo sát nghiên cứu địa chất cơng trình 21 2.2.1 Những khái niệm địa chất cơng trình 21 2.2.1.1 Những hoạt động địa chất 21 2.2.1.2 Sự hình thành loại đá 22 2.2.1.3 Thế nằm khối đá 23 2.2.1.4 Các dạng cấu tạo địa chất 23 2.3 Nghiên cứu tính chất lý mẫu đá [4, trang 39] 24 2.3.1 Trọng lượng thể tích (dung trọng) mẫu đất đá 24 2.3.2 Độ rỗng, hệ số rỗng (trang 39) 25 2.3.3 Độ bền 25 2.3.4 Hệ số kiên cố 26 2.3.5 Tính chất biến dạng đất đá 26 2.4 Nghiên cứu tính chất khối đá nguyên trạng 27 2.4.1 Vị trí, hình dạng tư khối đá không gian 27 2.4.2 Tính chất nứt nẻ 27 2.4.3 Chỉ số chất lượng đá- Rock Quality Designation (RQD) 28 2.4.4 Cường độ khối đá 29 2.4.5 Mức độ phong hóa 29 2.5 Ảnh hưởng cấu tạo địa chất đến vị trí đặt hầm 29 2.5.1 Chạy dọc theo đường phương 29 2.5.2 Cắt ngang qua đường phương 29 2.5.3 Đi qua vùng có uốn nếp 30 2.5.4 Cắt ngang qua vùng nứt gẫy địa chất 30 2.6 Ý nghĩa công tác khảo sát địa chất 30 2.7 Nội dung công tác khảo sát địa chất 31 2.8 Những phương pháp thăm dò ngồi trường 31 2.8.1 Khảo sát đo vẽ địa chất 31 2.8.2 Những biện pháp thăm dò địa chất 31 2.8.2.1 Phương pháp điện thám (Geoelectric Method) 31 2.8.2 Phương pháp địa chấn 32 2.8.3 Phương pháp khoan 32 2.8.4 Phương pháp đào hang dẫn giếng đứng 32 TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình 2.9 Nội dung tài liệu địa chất phục vụ cho thiết kế đường hầm 32 2.10 Phân loại khối đá xây dựng hầm 34 2.10.1 Vai trò việc phân loại đá thiết kế thi cơng cơng trình ngầm 34 2.10.2 Các hệ thống phân loại đá 35 2.10.3 Phân loại khối đá theo phương pháp tải trọng đá Terzaghi 35 2.10.4 Phân loại theo thời gian ổn định không chống (Involving Stand-Up Time) 35 2.10.5 Phân loại theo hệ số kiên cố fkc M.M Protodiaconop 35 2.10.6 Phân loại theo số chất lượng đá RQD 35 2.10.7 Hệ thống phân loại theo số Q 36 2.10.8 Hệ thống phân loại theo tỉ lệ cấu trúc đá RSR 36 2.10.9 Hệ thống phân loại theo điểm số khối đá RMR (Rock Mass Rating) 37 2.10.11 Hệ thống phân loại theo GSI (Geological Strength Index) 38 CHƯƠNG 3: TẢI TRỌNG ĐẤT ĐÁ TÁC DỤNG LÊN KẾT CHỐNG ĐỠ ĐƯỜNG HẦM (LT=5; BT=0, TL=2; TH=10) 39 3.1 Sự hình thành áp lực lên biên hang theo phân tích đàn hồi phân tích dẻo 39 3.1.1 Trạng thái ứng suất khối đất đá xung quanh trước đào hang 39 3.1.2 Trạng thái ứng suất khối đất đá sau đào hang 40 4.1.2.1 Xét trường hợp đất xung quanh hang đào nằm trạng thái đàn hồi, chuyển vị tự 40 4.1.2.2 Trường hợp xung quanh hang đào biến dạng đàn hồi, có kết cấu chống đỡ áp sát vào vách hang 42 4.1.2.3 Trường hợp đất xung quanh hang đào hình thành vùng đàn –dẻo 42 3.2 Ổn định vách hang đào 49 3.2.1 Khái niệm ổn định hang đào 49 3.2.2 Mất ổn định hang đào theo mơ hình biến dạng dẻo 50 3.2.3 Mất ổn định hang đào theo Rabceiwics 52 3.2.4 Ổn định hang đào tầng đá theo phân tích Terzaghi 52 3.3 Tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ theo lý thuyết hình thành vòm áp lực M.M Protodiaconop 54 3.4 Áp lực xung quanh hang đào tác dụng lên kết cấu chống đỡ theo quan điểm giải phóng ứng suất 56 3.5 Tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ xác định thực nghiệm 57 3.5.1 Phương pháp đo biến dạng xà mũ 57 3.5.2 Phương pháp đo trực tiếp áp lực sau vỏ hầm thực nghiệm 57 CHƯƠNG 4: THƠNG GIĨ TRONG HẦM XUN NÚI (LT=2; BT=0, TL=0; TH=4) 58 4.1 u cầu thơng gió 58 TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình 4.2 Xác định lưu lượng khơng khí 59 4.2.1 Coi đường hầm ống kín 59 4.2.2 Coi đường hầm ống hở hai đâu, có xét đến hiệu ứng 59 4.2.3 Xác định lượng chất khí độc hại 60 4.3 Thơng gió tự nhiên 60 4.3.1 Thơng gió tự nhiên yếu tố địa hình khí hậu 60 4.3.2 Thơng gió tự nhiên hiệu ứng pitong (piston effect) 61 4.4 Thơng gió nhân tạo 62 4.4.1 Thơng gió dọc hầm 62 4.4.2 Sơ đồ thơng gió ngang 62 4.4.3 Thiết bị quạt gió 63 4.4.4 Lọc bụi tĩnh điện 63 CHƯƠNG 5: KẾT CẤU NEO VÀ BÊ TÔNG PHUN DÙNG TRONG ĐƯỜNG HẦM (LT=3; BT=0, TL=2; TH=8) 64 5.1 Tác dụng neo đá gia cố hang đào 64 5.1.1 Khái niệm neo đá – Rock bolt 64 5.1.2 Hiệu ứng treo – Suspension Efect 64 5.1.3 Hiệu ứng tạo dầm – Beam building 65 5.1.4 Hiệu ứng cài khóa – Keying efect 65 5.2 Các loại neo đá 66 5.2.1 Neo chôn vữa xi măng 66 5.2.2 Neo chôn keo 66 5.2.3 Neo khoan 66 5.2.4 Neo xiết nở 66 5.2.5 Neo vỏ ép găng 67 5.2.6 Neo vỏ bơm phồng – Neo Swellex 67 5.3 Bê tông phun 67 5.3.1 Vật liệu bê tông phun 67 5.3.2 Công nghệ phun khô phun ướt 67 5.3.3 Chiều dày lớp bê tông phun 68 5.4 Vai trò neo đá bê tông phun 68 CHƯƠNG 6: KẾT CẤU VỎ HẦM CỦA ĐƯỜNG HẦM XUYÊN NÚI (LT=5; BT=0, TL=2; TH=8) 69 6.1 Xây dựng khuôn hầm 69 6.1.1 Hầm đường sắt 71 TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình 6.1.2 Hầm đường 74 6.2 Kết cấu vỏ hầm theo công nghệ mỏ truyền thống 75 6.3 Kết cấu vỏ hầm theo công nghệ NATM 77 6.4 Hệ thống cách nước thoát nước đường hầm 77 6.5 Mặt đường xe chạy hầm 77 6.6 Kết cấu tầng hầm 77 CHƯƠNG 7: KẾT CẤU CỬA HẦM (LT=2; BT=0, TL=0; TH=4) 78 7.1 Cửa hầm có tường chắn 78 7.1.1 Xác định cao độ hầm 78 7.1.2 Lựa chọn vị trí cửa hầm 79 7.2 Cửa hầm khơng có tường chắn có đào mở rộng 80 CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TUYẾN HẦM XUYÊN NÚI (LT=2; BT=0, TL=0; TH=4) 81 8.1 Nguyên tắc thiết kế 81 8.2 Thiết kế bình đồ tuyến hầm 82 8.2.1 Hầm đường sắt 83 8.2.2 Hầm đường 84 8.3 Thiết kế trắc dọc tuyến hầm 85 8.3.1 Hầm đường sắt 86 8.3.2 Hầm đường 88 8.4 So sánh phương án tuyến hầm 89 CHƯƠNG 9: TÍNH TỐN KẾT CẤU VỎ HẦM ĐƯỜNG HẦM XUYÊN NÚI (LT=5; BT=0, TL=2; TH=10) 92 9.1 Tải trọng tác dụng lên kết cấu vỏ hầm 92 9.2 Điều kiện làm việc vỏ hầm môi trường 94 9.3 Tính vòm bê tơng đàn hồi 95 9.4 Tính tốn vỏ hầm theo sơ đồ tường cứng- vòm mềm 96 9.5 Tính tốn vỏ hầm theo sơ đồ tường mềm 98 9.6 Tính toán vỏ hầm tường cong theo phương pháp thay 99 9.7 Tính toán vỏ hầm theo phương pháp số 102 9.8 Kiểm toán cường độ vỏ hầm đúc liền khối 102 9.8.1 Trạng thái giới hạn kết cấu vỏ hầm 102 9.8.2 Tính duyệt tiết diện mặt cắt vỏ hầm theo điều kiện cường độ 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN Tên học phần : Thiết kế đường hầm Metro F1 Tên tiếng Anh : Design tunnel and Metropoliten part1 Mã số : ………………………… Số tín học phần : 2 Phân bổ số (1 =50phút) học phần : Lý thuyết Bài tập Thí nghiệm Thảo luận 25 10 Thực tập Tự học 50 Chương trình đào tạo chuyên ngành : Cầu hầm, Đường hầm Metro, Đường sắt Phương pháp đánh giá học phần 4.1 Điểm đánh giá trình học tập - Chuyên cần (trọng số %) : 15 - Kiểm tra kỳ (trọng số %): 15 4.2 Điểm kết thúc học phần (trọng số %) : 70 Điều kiện học học phần 5.1 Điều kiện tiên quyết: Các môn học sở ngành, Địa chất cơng trình, Cơ học đá, Cơ học đất 5.2 Những học phần trước: 5.3 Những học phần song hành: Nhiệm vụ sinh viên : - Biết thiết kế tuyến hầm qua địa hình phức tạp - Biết cách phân loại địa chất áp dụng xây dựng đường hầm - Thiết kế kết cấu vỏ hầm, thiết kế dạng cửa hầm - Tính tốn vỏ hầm đúc chỗ nhiều phương pháp khác Nội dung tóm tắt học phần: Thiết kế tuyến hầm, khảo sát thiết kế đường hầm, hệ thống phân loại địa chất xây dựng hầm Lý thuyết tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ đường hầm Kết cấu vỏ hầm đường hầm xuyên núi thi công theo phương pháp mỏ truyền thống theo phương pháp làm hầm Áo (NATM) Kết cấu cửa hầm Tính tốn kết cấu vỏ hầm đường hầm xun núi Thơng gió đường hầm xuyên núi Tên giảng viên giảng dạy: Giảng viên chính, Tiến sỹ, PGS, GS đào tạo chun mơn cơng trình ngầm Tài liệu giảng dạy học tập, tài liệu tham khảo Thiết kế hầm Metro Bài giảng Chu Viết Bình 10 Nội dung đề cương chi tiết : Số tiết Thứ tự Nội dung Lý Bài Thí Thảo Thực Tự chương mục thuyết tập nghiệm luận hành học Chương Khái niệm chung 1.1 Phân loại cơng trình ngầm TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) Thứ tự chương mục 1.2 1.3 1.4 Chương 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Chương 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Chương 4.1 4.2 4.3 Chương 5.1 5.2 5.3 5.4 Chương 6.1 6.2 6.3 Nội dung GVHD: Th.S Chu Viết Bình Lý thuyết Phân loại đường hầm theo mục đích sử dụng Phân loại đường hầm theo công nghệ thi công Thuật ngữ xây dựng đường hầm Khảo sát xây dựng hầm Khảo sát địa hình Khảo sát địa chất Các tính chất lý mẫu đá Các tính chất khối đá Xét tính chất khối đá lựa chọn vị trí đặt hầm Phân loại địa chất Tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ đường hầm Sự hình thành áp lực lên biên hang theo phân tích đàn hồi phân tích dẻo Ổn định vách hang đào Tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ theo lý thuyết hình thành vòm áp lực Áp lực xung quanh hang đào tác dụng lên kết cấu chống đỡ theo quan điểm giải phóng ứng suất Tải trọng đất đá tác dụng lên kết cấu chống đỡ xác định thực nghiệm Thơng gió đường hầm xun núi Tính tốn lưu lượng khơng khí Thơng gió tự nhiên Thơng gió nhân tạo Kết cấu neo bê tông phun Tác dụng neo đá gia cố hang đào Các loại neo đá Bê tơng phun Vai trò neo đá bê tông phun Kết cấu vỏ hầm đường hầm xuyên núi Xây dựng khuôn hầm Kết cấu vỏ hầm theo công nghệ mỏ truyền thống Kết cấu vỏ hầm theo công nghệ NATM TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài tập Số tiết Thí Thảo nghiệm luận Thực hành Tự học 10 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) Thứ tự chương mục 6.4 6.5 6.6 Chương 7.1 7.2 Chương 8.1 8.2 8.3 Chương 9.1 9.2 Nội dung GVHD: Th.S Chu Viết Bình Lý thuyết Hệ thống cách nước thoát nước đường hầm Mặt đường xe chạy hầm Kết cấu tầng hầm Kết cấu cửa hầm Cửa hầm có tường chắn Cửa hầm khơng tường chắn có đào mở rộng Thiết kế tuyến hầm xuyên núi Các yếu tố hình học tuyến hầm Thiết kế bình diện đường hầm Lựa chọn vị trí đặt hầm Tính tốn kết cấu vỏ hầm đường hầm xun núi Tính tốn vỏ hầm theo phương pháp mỏ truyền thống Tính tốn vỏ hầm theo cơng nghệ NATM Cộng TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài tập Số tiết Thí Thảo nghiệm luận Thực hành Tự học 4 10 25 10 50 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐƯỜNG HẦM (LT=0; BT=0, TL=2; TH=4) Bảng phân chia thời gian giảng bài: Thứ tự mục Nội dung Lý thuyết 1.1 1.2 Bài tập Số tiết Thí Thảo nghiệm luận Thực hành Tự học Phân loại cơng trình ngầm Phân loại đường hầm theo mục đích sử dụng 1.3 Phân loại đường hầm theo công nghệ thi công 1.4 Thuật ngữ xây dựng đường hầm 1.5 Tình hình xây dựng hầm nước ta Cộng 0 1.1 Mục đích sử dụng phân loại cơng trình ngầm Cơng trình ngầm cơng trình xây dựng khai thác điều kiện ngầm chìm lòng đất mặt nước phục vụ cho sản xuất đời sống người Trả lời cho câu hỏi lại chọn giải pháp xây dựng ngầm, cần phân tích lý sau - Do phải dành quỹ đất, cho cơng trình khác ưu tiên bố trí mặt đất khu thị; - Do điều kiện địa hình khơng cho phép xây dựng cơng trình mặt đất đặc biệt tuyến giao thông; - Do yêu cầu bảo tồn môi trường thiên nhiên, bảo tồn kiến trúc; - Do mục đích cách li làm giảm yếu tố ảnh hưởng có hại mơi trường tác động khác đến điều kiện khai thác công trình - Do lợi ích kinh tế xã hội khác mà cơng trình ngầm đem lại hẳn cơng trình loại xây mặt đất Với lý cơng trình ngầm có mặt hầu hết lĩnh vực phục vụ đời sống thiết yếu người Không gian sống người khơng có mặt đất mà lòng đất Theo mục đích sử dụng phân loại cơng trình ngầm thành nhóm sau: (1)Hầm giao thơng; (2)hầm thủy lợi; (3)hầm cơng nghiệp; (4)những cơng trình cơng cộng dịch vụ thị; (5)đơ thị ngầm; (6)cơng trình quốc phòng 1.1.1 Hầm giao thơng Cơng trình phục vụ mục đích giao thơng, bao gồm loại hầm cho đường sắt, tàu điện ngầm (metro), ô tô, người bộ, hầm vượt sông, hầm vượt biển… TH: Phạm Ngọc Bảy Trang of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình Hình 1: Hầm xuyên núi 1.1.2 Hầm thủy lợi Trong thuỷ lợi, hầm sử dụng với hai mục đích chính: làm kênh dẫn nước tưới làm đường dẫn nước nhà máy thuỷ điện 1.1.3 Hầm ngầm cơng nghiệp Trong ngành khai khống để khai thác ngầm người ta phải đào xây dựng hệ thống đường hầm lòng vỉa quặng gọi hầm mỏ, bao gồm đường hầm để vận chuyển lại hệ thống đường lò để đến vỉa để lấy quặng Một số nhà máy yêu cầu khắc phục ảnh hưởng mơi trường xung quanh nhà máy điện hạt nhân, nhà máy sản xuất hóa chất độc hại, nhà máy phát sinh tiếng ồn… Trong xuất công nghiệp hầm ngầm sử dụng để làm kho chứa loại hàng hóa mang tính dự trữ chiến lược với khối lượng lớn dầu mỏ, kho chứa nguyên liệu cần bảo quản điều kiện nhiệt độ độ ẩm ổn định hay nhà kho phải cách ly cách an tồn với mơi trường xung quanh kho chứa thuốc nổ 1.1.4 Những cơng trình ngầm cơng cộng dịch vụ đô thị - Hệ thống cáp ngầm - Hệ thống nước - Hệ thống rác thải - Cơng trình vệ sinh - Bãi đổ xe ngầm 1.1.5 Đơ thị ngầm (Underground City) - Cơng trình dịch vụ trung tâm mua sắm, nhà hàng khánh sạn, nhà hát, văn phòng làm việc; - Hệ thống đường ngầm kết nối tòa nhà mặt đất, khơng gian ngầm cơng cộng tòa nhà 1.1.6 Cơng trình quốc phòng Những cơng trình ngầm loại đa dạng kho lưu trữ, trâm điều khiển hầm tránh chiến tranh, hầm dùng để thử nghiệm loại vũ khí… 1.2 Đường hầm cách phân loại đường hầm theo điều kiện vượt qua chướng ngại 1.2.1 Các phận đường hầm Đường hầm nói chung có hai cửa để thông qua từ bên sang bên kia, trừ trường hợp có nhánh rẽ có thêm cửa vào khác Vỏ hầm kết cấu bao quanh không gian đường hầm để giữ ổn định cho đất đá không cho tràn vào phần xe chạy Vỏ hầm = vòm hầm + tường hầm+móng hầm (vòm ngữa) Cửa hầm nơi chuyển tiếp phần chạy bên tuyến phần chạy ngầm hầm Cửa hầm có nhiệm vụ giữ ổn định ta luy khu vực đào trước cửa dẫn hướng giao thơng, thơng gió tạo dáng kiến trúc cho cơng trình TH: Phạm Ngọc Bảy Trang 10 of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình b- chiểu dày tường Giải phần vòm ta : X1, X2 Ma ,Va Ta Chuyển vị đỉnh tường là:  a  M a   Ta    m (9- 23) ua  M a u1  Ta u2  um Với Ma,Ta,Va,  u thơng số ban đầu, giải phương trình vi phân biến dạng tường mềm theo lời giải Crưlốp ta giá trị nội lực kháng lực đàn hồi tác dụng vị trí cách đỉnh tường khoảng x: S K S K S M x  M a y4  Ta  m  y3  ua y1   a y2 2 q.L   N x  Va  x  g  (9- 24)  2H   KS  x  M a y1  Ta  m  y2  Kua y4   a y3 S S g- trọng lượng 1m tường x y1,y2,y3,y4 – hàm hipebol lượng giác đối số   H 9.6 Tính toán vỏ hầm tường cong theo phương pháp thay Vỏ hầm làm việc với môi trường đàn hồi hệ siêu tĩnh nhiều bậc phức tạp Phương pháp tính viện thiết kế Đường Xe điện ngầm Matxcơva (Liên xô cũ) cho kết với độ xác chấp nhận giải phép tính tay gọi phương pháp thay Phương pháp có giải thiết: 1- Thay đường cong liên tục kết cấu vỏ hầm đoạn thẳng đa giác 2- Trong đoạn thẳng độ cứng (EJ EF) coi không đổi 3- Thay tải trọng phân bố áp lực địa tầng q p lực tập trung nút đỉnh đa giác Trọng lượng thân vỏ hầm thay áp lực tập trung đầu 4- Môi trường đàn hồi thay gối đàn hồi bố trí đỉnh đa giác Các gối hướng theo bán kính đường cong Hình 4: Sơ đồ tính vỏ hầm tường cong theo phương pháp thay Phần vòm đường cong tròn Vị trí bắt đầu xuất áp lực kháng đàn hồi (điểm K) nằm đường tròn có góc chắn cung ban đầu nên lấy phạm vi ( 0  900  1500 ) Phần nằm phía điểm K chia thành (n+0.5) phần nhau, thông thường n=3 đánh số điểm nằm K 1,2,3 n Nối điểm 1, 2, n ta đường gãy khúc gọi phần tường Tại đỉnh từ ÷(n-l) đường gãy khúc ta đặt gối đàn hồi thay cho áp lực kháng đàn hồi Tại điểm n, chân tường ngàm đàn hồi với với hệ số KM lực ma sát khơng cho phép chân tường chuyển dịch ngang, ta thay lực liên kết đơn Mỗi đoạn đường gãy khúc có chiều dài a, đoạn tiết diện vỏ hầm coi khơng đổi, đặc trưng hình học tiết diện đốt thứ i xác định EFi, EJi Gối đàn hồi có độ cứng D=KT.a.b KT số sau tường b=1m Đơn vị tính T m TH: Phạm Ngọc Bảy Trang 99 of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình Bài toán giải theo phương pháp lực Phần hầm nằm đỉnh sơ đồ vòm, phần nằm đỉnh gọi phần tường Hệ xây dựng cách đưa chốt vào đỉnh khố vòm đỉnh từ đến n, thay vào vị trí khớp lực thừa mô men Mo, Mị, Mn Do hệ đối xứng nên ta xét nửa sơ đồ tính: Đường lối giải 1- Hệ phương trình tắc  00 M   01M   02 M    P   M   M   M      10 11 12 1P    n M   n1M   n M    nn    M n   nP   2- Xác định hệ số hệ phương trình tắc  i ,k Chuyển vị biến dạng nút thứ i Mk=1 gây cho hệ (9- 25)  i , P Chuyển vị biến dạng nút thứ i lực P gây hệ Cáp giả trị xác định theo phương pháp nhân biểu đồ áp dụng công thức Versagin:  i ,k    Mi M j i , p    M i M k0, P EJ EJ k d  Ni N k RR a i k EFk D a Ni N k0, P EFk a Góc xoay chân tường ngàm đàn hồi vào nền:   Ri Rk0, P (9- 26) D KM J M Để xây dựng biểu đồ cho việc áp dụng công thức (9.26) ta cho ẩn lực M0, M1,M2 xác định giá trị nội lực hệ gồm mô men mặt cắt Mi, lực dọc Ni phản lực gối đàn hồi Ri Hình 5: Sơ đổ xác định nội lực trạng thái "0” hệ + M0 1 V1  T1   f Lực dọc thân vòm xác định theo T1, góc nghiêng đoạn vòm Đặt T1 vào nút đổi dấu, coi ngoại lực tác dụng để xá định lực dọc phản lực gối M=1 Để xác định nội lực ta dùng biện pháp tách nút cân lực nút Chiếu lực phương 1-1 phương vng góc với phương phản lực gối R0,1 ta tìm N01-2 Chiếu tất lực lên phương 2-2 phương vuông góc với 1-2, ta tìm R0,1 Để kiểm tra kết tính ta chiếu giá trị biết giá trị vừa tìm lên trục X Y phải đảm bảo điều kiện theo phương này, tông lực phải Qui ước dấu: Các nội lực có chiều khỏi nút (+) Góc hợp lực với phương chiếu xác định sở kích thước hình học sơ đồ tính TH: Phạm Ngọc Bảy Trang 100 of 104 Bài giảng: Thiết kế đường hầm Metro F1 (bản thảo) GVHD: Th.S Chu Viết Bình Sau xác định N0,1-2 >0 tức chiéu (+) ngưọc lại, lực N0,2-1 có trị số N0,1-2 chiếu ngược lại với N0,1-2, đặt N0,2-1 vào nút biện pháp tương tự nút l ta xác định N0,2-3 R0,2 Tiếp lục thực nút ta xác định giá trị: N0,i-i+1và R0,i Chi số đầu nguyên nhân gây nội lực đơn vị hay gọi trạng thái chịu lực hệ (trang thái “0”) Chỉ số sau phương ỉực Phần sơ đồ tính từ nút trở xuống đến nút n thuộc phần tường hầm gọi hệ dây xích tác động lực lên hệ có tác dụng dây chuyền, lực dọc thân vòm xác định theo T , + M1  V1,1  T1,1   f Hình 6: Sơ đồ xác định nội lực trạng thái “1” hệ Trong hệ dây xích, để tách nút cân nút, mô men đơn vị thay ngẫu lực có giá trị đựat nút nút , vng góc với 1-2, chiếu lực nút a lên phương 2-2 1-1 để xác định giá trị lực dọc phản lực gối đàn hồi, sau chiếu lực lên phương X Y để kiểm tra kết tính Các bước tiến hành tương tự trạng thái M0=1 + Các trạng thái Mi=l thực trạng thái M1=1 vừa trình bày + Trạng thái “P” trạng thái hệ chịu tải trọng Tải trọng tác dụng lên hệ gồm áp lực địa tầng theo phương đứng phương ngang, |trọng lượng thân, áp lực thủy tĩnh, tải trọng thi công, tải trọng phần vòm coi tải trọng phân bố, phần tường tính chuyển thành lực tập trung tác dụng nút Xác định nội lực hệ tải trọng tác dụng tiến hành theo phương pháp tương tự đơn vị Tính từ vòm xuống đến nút cuối hệ dây xích Biểu đồ nội lựe trạng thái thể trên bảng tông hợp với sơ đồ kết cấu vỏ hầm đường trục kéo thẳng Ị Các nội lực trạng thái thể biểu đồ Ị Dùng cầc biểu đổ ta thực phép nhân biểu đồ để xác định cẫẹ hệ s#cửa hệiphương trình (8.25) theo* cơng Nếu