I X NHỪNG KHÓ LƯỢNG TH CÔNG CHÍNH
3. Tính toán neo
3.1. Khả năng chịu lực của một neo
3.1.1. Theo lực dính bám :
s — l . T a a
Trong đó:
d - Đường kính neo, ta sử dụng loại neo nở Swellex có đường kính làm việc là: d = 41mm = 0,04lm
la - Chiều dài phần neo ngàm vào nền, nằm ngoài bán kính dẻo.
Chiều dài này được xác định như sau:
h=ineo-{Keo-R o)
Trong đó:
lneo - Là chiều dài neo, theo lựa chọn, lneo = 3, Om Rpne0- Là bán kính vùng dẻo tại thời điểm cắm neo, ta có:
p neop Ị"" 2 .. <7= (#-!)+<7,, L'
v+ỉ Prn'°(ỉ- 1)+Í.J
u R
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
P: ịCamneo = 12% P; a,max= 0,12*2,793 = 0,335 MPa I ne 2 16,709.(10,058-1) + 2,537 '0- 058-1 6,739 m Rn;° = 6,739 m Ta được: la =3,0 -(6,739-5,419)= l,680m
T - Cường độ dính bám của neo với nền, vì loại đá trong đồ án này
=> u~ = 1,32403 mm
“ Trong quá trình thi công, căn cứ vào các giá trị chuyến vị đo được bằng các thiết bị trắc đạc, so sánh vói Ưc~°, đế từ đó đưa ra đưọc thời điềm cắm neo họp lý, sao cho giá trị chuyển vị đo đưọc gần vói giá trị
jjca,nneo nhất, vì neo phát huy khả năng mang tải ngay sau khi cắm. Làm
như vậy thì áp lực vách hang tác dụng lên neo trong quá trình chịu tải sẽ gần vói giá trị giả thiết nhất là 40% Pa max
3.1.2. Theo vật liệu :
Sa= 1,953*250 = 420KN
Chú ỷ: Thời điêm cắm neo được xác định như sau:
1—sin <p
u™"meo = R0 ^ ^ (ơ\ sin (Ọ + c cos ọ) (l - sin ọ) JJ C _ catnneu . _ ^^4- crr+ccotỹ) sin^ Trong đỏ:
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
fa - Cường độ chịu kéo đứt của thép làm neo, chọn loại thép cường
độ cao, có: fa = 3000 Mpa = 3000000 KN/nr
dng ; dtr - Đường kính ngoài và đường kính trong của vỏ thép neo nở Swellex, ta có: dng = 41 mm = 0,04 lm dtr = dng - ồ = 4 1 - 2 =39mm = 0,039 m 3,14x(0,0412 -0,0392) „ , Ta được: s„=--- -—-Ị---—X3.10 = 3 1 4 KN Kết luận:s„ = Min{sf; 5 ) = 314 KN Công thức: Sọ Trong đỏ:
a -Bước neo theo mặt cắt ngang hầm, theo lựa chọn: a = 1.0 m b -Bước neo theo chiều dọc hầm, lựa chọn: b = 1.0 m
Ta được:
n 314 2
Nhận xét: Pneo = 0,214Mpa > P” = 0,\24Mpa Ket lận: Neo đủ khả năng chịu lực
4. Tính toán lóp vỏ bêtông.
Điển kiện kiểm toán: PVQ — Pa — 40%/^ max Trong đó:
26 26. 5 45 0,4 0,3 5 — Rqd 2 X ơz X (ệ - 1) + qu 5,063 X (4,599-1)+ 1,746" _(1 + É) xp(É-!) + *„_ (1 +4,599) X 1,746 10.0 00 11.000 12.000 Vùng dẻo "P" Vùng đàn hồi "e"
0.00
0 1.784 1.936 2.068
1.93
1 8.300 8.149 8.016
5.38
2 Vùng dẻo "P" Vùng đàn hồi "e"8.000 10.000 11.000 0.24
0 1.573 1.939 2.084
3.33
0 8.512 8.146 8.001
r 5.38
2 Vùng dẻo "P" Vùng đàn hồi "e"8.000 10.000 11.000 ơ
r 0.480 1.686 2.040 2.180
4.72
9 8.399 8.045 7.905
5.38
2 Vùng dẻo "P"5.485 Vùng đàn hồi "e"7.000 10.000 0.72
0 0.826 1.542 2.114
6.12
8 6.747 8.543 7.971
5.38
2 Vùng dẻo "P"5.427 Vùng đàn hồi "e"7.000 10.000 0.96 0 1.016 1.542 2.114 7.52 6 7.851 8.543 7.971 Pa 0 0.24 0.48 0.72 0.96 1.194 Rp 7.167 6.502 6.087 5.791 5.56 3 5.382 R0/Rp 0.751 0.828 0.884 0.929 0.96 8 1.000 Rt 6.416 5.821 5.449 5.184 4.97 9 4.818
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
P. , = RJ R\ x/cvO K+R ir
Trong đó:
Rng - Bán kính qui đổi của mặt trong đường hang Rng = Ro - h = 5,419-0,1 = 5,319 ĨĨ1. Rtr - Bán kính qui đối của khuôn hầm Rtr= Rng -1 = 5,319 - 0,3 = 4,919 m p« = Ks + Rị xfc = 5.3192 — 5,019' 5.3192 + x30 = 2.731 Mpa. - áp lực vách hang tác dụng lên vỏ bêtông trong quá trình chịu lực.
pf = 40%/Ị, = 0,249 Mpa
Nhận xét:
pv0 = 2,72Mpa > PLC = 0,249MPa,
NGUYỄN HÔNG THANH 76 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
5. Các Số liệu tính toán ( fKP =8).
Chiều dài đặt hầm: H
Lớp 1 h1
Lớp 2 h2
Diện tích tiết diện hang đào:
A0 Trọng lượng thể tích : y Lớp 1 yỊ Lớp 2 y2 GÓC nội ma sát: Cường độ lực dính : Q .m 5.LTỈnh toán bố trợ:
Bán kính hang đào qui đổi:
= 5,3 82m 5.2. Xác đinh bán kỉnh vùng dẻo: Rp= R. 2 x a , x ( ậ - ì ) + q u í-1 Trong đó: Po - Áp lực đất tĩnh p = Ã X ơ . = Ẳ x ỵ X H ơ z = Yi X H i = 69,097 X 26,5 +124,298 X 26 = 5,042M P a
H - Chiều sâu đặt hầm so với mặt đất tự nhiên, cp - Góc nội ma sát của nền.
NGUYỄN HÔNG THANH 77 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
^ - Hệ Số tính theo công thức.
ị = = 5,828
1 — sin (p 1-sin 35°
p - Áp lực hướng tâm tại vách hang. qu - Cường độ nén đơn trục của khối đá.
< ỉ «
2XCXCOS0 2 X 0,35 X COS35° ---^—ỵ_ _----22 -2-1 1---
Ở trạng thái để vách hang tự biến dạng tự do, áp lực lên vách hang p=0 thì:
1 1
= 7,167 m
Khi đó bán kính vùng dẻo Rc.o đạt giá trị lớn nhất Rc,max.
Trong phạm vi bán kính r từ Ro đến Rp,max tức là các giá trị r>Rp max nền ở trạng thái đàn hồi, các giá trị ứng suất ar và ơt được tính theo công
x - h 2 A R . + ơ. rp ơ , a = ơ . 2 ^ R : + ơ ' Kết quả ghi trong bảng 1: Quan hệ ơ(t) khi p=0
Bảng 1
NGUYỄN HÔNG THANH 78 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Tại vị trí ơt = ơz:
R = R , = R
l-sin
(Ọ
2 sin
p, max1 + sin (Ọ = 7,732Ị1 + sin
35c l-sin 35° 2xsin = 6,735m Với p= 0,24 MPa Bảng 2 Tại vị trí at = ơz: R = R = Rp, max ___ì _ l-sin <p 2 sin (Ọ í ị 1 + sin 35° - 5,88\m Với p= 0,48 MPa Bảng 3
Tại vị trí ơt= ơz:
R = R = R . K1 + sin (Ọ l-sin ip 2 sin (p ỉ 1 +sin 35° = 5,37 lra Với p= 0,72 MPa Bảng 4
NGUYỄN HÔNG THANH 79 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Tại vị trí ơt = az:
R = R.= R. 1 1 — sin ạ> 1 + sin (Ọ J = 5,758_• 1U + = 5,016 m Với p= 0,96MPa Bảng 5
Tại vị trí ơt = az:
R = R.=R.
l-sin
<p
2
1 + sin (Ọ = 5,4511 +sin 35° = 4,749m Tại Re=Ro, ngay sau vách hang là vùng đàn hồi, không có vùng dẻo.
pa = ơz(ỉ - sin (p)-cosạ> = 1,75 X (1 - sin 35°)- cos35° =
0,458MPa
pa (Mpa) 5.042 1.194 0.960 0.720 0.48 0 0.240 Rp (m) 5.382 5.382 5.563 5.791 6.08 7 6.502 UPR0 (mm) 0.000 1.165 1.244 1.349 1.49 0 1.700 5. 3,Xác định chuyến vị vách hang: ♦> Chuyển vị tối đa tại vách hang khi pa=0
upRmm = ^ +JẦ (ơ, sin ạ> + ccosạ>)^+ (5 063 X sin 40° + 0,40X
cos40°)
"max E 2 R 50000 v 7
5,206
NGUYỄN HÔNG THANH 80 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
♦> Chuyển vị tại vách hang khi bắt đầu xuất hiện trạng thái đàn-dẻo Rp=Ro.
uk = (ơz - pa)Rữ = 1 + 0,38 (5,063 -1,502)5,206
E 50000
= 0,383 X 103m = 0,3 83/77/77
♦♦♦ Chuyển vị tại vách hang khi xuất hiện trạng thái đàn - dẻo
= R' (ơ sin (p + C0S(p)(1 - sin ạ>)ơ:
+CCOÍỘ7 1 —
sin
(Ọ
Thay lần lượt các giá trị Rp tượng ứng với các giá trị Pa=0,2;0,6;0,4MPa trong bảng 5 để tính chuyển vị Up kết quả luu trong
Bảng 7
5.4. Vẽ đường cong quan hệ Pi=Ui
Theo kết quả bảng 6, vẽ đường cong quan hệ Pj=Ui
Đoạn từ pa =ơz đến pa Ro vách hang chuyển vị đàn hồi nên đoạn này là đường thắng, tại vị trí này đường cong tiếp theo tiếp xúc với đoạn thẳng này.
Tuy trong tính toán, khi pa =0, chuyển vị đạt giá trị Umax nhưng trong thực tế khi gần đạt đến chuyển vị max, áp lực lên kết cấu chống đỡ sẽ tăng lên. Vì vậy chúng ta không thể đạt được giá trị áp lực lên vách hang pa=0, mà chỉ có thể đạt đến giá trị pmin xác định bằng phương pháp ngoại suy đường công từ pa=0,2MPa cho giao cắt vơi đường dóng Umax.
6. Tính toán lóp bêtông phun (Shotcrete):
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Trong đó:usc - Chuyển dịch của lớp vỏ bêtông phun, xác định theo công thức:
Trong đó:
Psc - Sức kháng của lớp bêtông phun, psc = 0,325 Mpa
JUSC - Hệ số nở hông của bêtông phun, JU = 0,2
Esc - Môđuyn đàn hồi của bêtông phun, Mpa
Esc = 0,043 X p'-5X 77T = 0,043X (2500)1,5 X V35 = 31798,929
Mpa
p = 2500 k g l n ỉ -Khối lượng riêng của BTP
AU - Chuyển dịch của vách hang từ thời điểm lớp bêtông phun bắt đầu tham gia chịu lực đến thời điếm lớp vỏ bêtông tham gia chịu lực.
Nhận xét:
Ư s c = 0,157rara>AƠ = 0,0969m m , do đó điều kiện về chuyển vị lớp bêtông phun thoả mãn, hay :
“ Chiều dày lóp BTP đủ mỏng để có thể cùng biến dạng cùng vói vách hang, phù họp vói giá trị áp lực vách hang tác dụng lên vỏ bêtông là
p x ( l - / r ) TỊ ___ sc \ r*sc) “ ■ K X h sc usc = 0,157mm Aư = u ; - u c ữ =3,1785 - 3,0816= 0,0969 mm
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
7. Tính toán neo. neo.
3.1. Khả năng chịu lực của một neo
Trong đó:
d - Đường kính neo, ta sử dụng loại neo nở SN có đường kính làm
việc là: d= 0.5m
la - Chiều dài phần neo ngàm vào nền, nằm ngoài bán kính dẻo.
Chiều dài này được xác định như sau:
ỉneo - Là chiều dài neo, theo lựa chọn, lneo = 4, Om Rp”eo- Là bán kính vùng dẻo tại thời điểm cắm neo, ta có:
pcamneo _ áp Ịực đường hang tại thời điếm cắm neo.
Như ta đã biết, áp lực đường hang tại thời điểm lớp BTP bắt đầu phát huy khả năng mang tải là 12%pamax, còn tại tời điểm lớp vỏ BT bắt đầu mang tải là 40%pa max . Thời điểm cắm neo, là thời điểm lớp BTP đã biến dạng được cùng với vách hang, và giải phóng được thêm một phần áp lực nhất định. Ta chọn:
Trong đó:
Rn;° = Ri
I+Ỉ pcr‘°{ệ-!)+<?„
2 x <7, (ỉ -\) + q„carnneo
s=---4---
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Ta được: la= 4,0 -( 6,505 -5,389)= l,878m ĩ - Cường độ dính bám của neo với nền, vì loại đá trong đồ án này
là đá cứng, ta có: T — 1500 KN/m Cuối cùng ta được:
Sa =2.878 * 1500 = 390,6KN
Chú ỷ: Thời điếm căm neo được xác định như sau:
l-sin ọ [/” = R„ (ơ sin tp + c cos
ẹ
E
=> Ưc~° = 1,32403 mm
“ Trong quá trình thi công, căn cứ vào các giá trị chuyển vị đo được bằng các thiết bị trắc đạc, so sánh với ưcRamtieo, đế từ đó đưa ra được thời điếm cắm neo họp lý, sao cho giá trị chuyến vị đo đưọc gần vói giá trị
u~° nhất, vì neo phát huy khả năng mang tải ngay sau khi cắm. Làm
như vậy thì áp lực vách hang tác dụng lên neo trong quá trình chịu tải
(l - sin ọ) ơcam_ + c cot (Ọ sin (p
neo
r a + c c o t c p
sẽ gần với giá trị giả thiết nhất là 40% Pa max
7.1.2. Theo vật liệu :
_ n x { d ; - d ị ) Trong đó:
fa - Cường độ chịu kéo đứt của thép làm neo, chọn loại thép cường
độ cao, có: fa = 1500 Mpa = 1500000 KN/m2
dng ; dtr - Đường kính ngoài và đường kính trong của vỏ thép neo nở Swellex, ta có:
dng = =0.05m dtr = 0,03 m
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM Ta được:3,14x(0,052 - 0,032)sa— x3.10f’ = 677.68 KN Kết luận: sa = Min{sdJnhbam;5™'"“ ) = 677.68 KN 7.2. Sức kháng của neo ' C , = A _ axb Trong đó:
a -Bước neo theo mặt cắt ngang hầm, theo lựa chọn: a = 1.5 m b -Bước neo theo chiều dọc hầm, lựa chọn: b = 1.5 m
Ta được:
n 301.191 2
Nhận xét: Pneo = 0,3906Mpa > p— = 0,301 Mpa Kết lận: Neo đủ khả năng chịu lực
8. Tính toán lóp vồ bêtông.
Điều kiện kiểm toán: pr0 > pac = 40%PaMU Trong đó:
pv0 - Sức kháng của lóp vỏ bêtông, xác định theo công thức:
K +
x/c
Trong đỏ:
Rng - Bán kính qui đối của mặt trong đường hang Rng = Ro - h = 5,389 - 0,05 - 0,02 = 5,319 m. Rtr - Bán kính qui đổi của khuôn hầm
Tên chất khí Công thức Giới hạn cho phép Theo % thể tích Tính bằng mg/1 Các bon nic Suníua Hyđro 0,00066 Oxitcacbon Oxit Lưuhuỳnh 0,00066 Oxit Nitơ T T Tên chất khí Thành phần (%)V 1 Oxit Cacbon co 3.0 2 Cacbonic CO2 13.2 3
Các Oxit Nitơ NO, N02 0.06 4
Doixit sulíur SO2 0.006
5 0.004 6 Formalđêhit 0.0007 T T Tên chất khí Thành phần (%)V 1 Oxit Cacbon co 0.1 2 Cacbonic C02 9.0 3
Các Oxit Nitơ NO, N02 0.04 4
Doixit sulíur S02 0.02
5 0.002
6
Formalđêhit 0.0011
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Ta được:
n Rlg-Rl r 5,3192 — 5,0192
K + *; 5,3192 +5,0192
PQ - áp lực vách hang tác dụng lên vỏ bêtông trong quá trình chịu lực. p,:: = 40%p(,„lax = 1,117 Mpa
Nhận xét:
pv0 = 2,12Mpa > pcc = 1,11 I M P a ,
NGUYỄN HÔNG THANH 86 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
CHƯƠNG III - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ.
1. Phân loại các thành phần khí thải độc hại trong đưòng hầm trong giai đoạn khai thác.
Đe đảm bảo sự sinh hoạt bình thường của con người đi lai cũng như làm việc trong hầm thì cần phải có đủ lượng khí sạch cần thiết.
Không khí sạch là không khí có tỷ lệ nhất định về các chất khí, có rất ít bụi và tỷ lệ các chất khí độc ở dưới mức cho phép.
+ Yêu cầu thông gió trong hầm:
- Thay đối không khí, chống ngưng đọng hơi nước và giảm nồng độ khí độc thoát ra tù’ các tầng nham thạch.
- Thổi những khí độc do tầu thải ra : Bồ hóng, co, C02,H2S ...
NGUYỄN HÔNG THANH 87 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
+ Những yêu cầu trên nhằm đảm bảo:
- Đảm bảo điều kiện bình thường của người đi lại, lao động trong hầm.
- Giảm cường độ ăn mòn vỏ hầm, giảm tốc độ phong hoá cho vách hang hầm.
- Đảm bảo độ ẩm cho phép để duy trì ma sát của bánh tàu với má ray, duy trì sức bám đảm bảo sức kéo của đầu máy.
2. Xác định lưu lượng gió sạch cần cung cấp.
Để đáp ứng được các mục đích của thông gió phải cung cấp vào trong đường hầm một lượng không khí sạch với lưu lượng Q (m3/h) đế sau một thời gian t nhất định nồng độ chất độc hại giảm xuống đến giới hạn cho phép.
Các phương tiện thong qua hầm đường bộ gồm hai nhóm: chạy bằng động cơ xăng và dầu, trong đó đa số các xe có tải trọng lớn đều chạy bằng động cơ dầu.
NGUYỄN HÔNG THANH 88 LỚP: ĐƯỜNG HẦM - METRO
ĐỒ ÁN TÓT NGHIỆP Bộ MÔN CẦU HẦM
Đối với hầm đường bộ, lượng khí thải do một xe ôtô xả trong một giờ xác định theo công thức:
gi = (l + 14.9a)qi (kg/h) (a)
Trong đó a - là hệ số kể đến lượng không khí dư trong nhiên liệu của động cơ:
Động cơ xăng : a = 0,9 Động cơ Diezel : a = 3
qi: chỉ tiêu nhiên liệu của động cơ ôtô (kg/h), ta tính theo cách quy đổi toàn bộ số xe thong qua hầm trong 1 h về xe con quy đổi và lấy chỉ tiêu tiêu tốn nhiên liệu của xe con quy đổi làm xe tính toán, coi như tỉ lệ