Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Основные положения статических расчетов

Нагрузки, воздействия и их сочетания. В общем случае на оболочки могут действовать следующие нагрузки: вес оболочки; гидростатический напор при нормальном подпорном уровне; давление подземных вод при нормальной работе дренажных устройств; изменение напора от гидравлического удара в условиях нормальной эксплуатации; температурное воздействие; наружное атмосферное давление при разряжении внутри туннеля, возникающем в условиях нормальной эксплуатации; давление раствора при цементации затрубного пространства; гидростатический напор при форсированном уровне; изменение напора от гидравлического удара при полном сбросе нагрузки; давление подземных вод при исправной работе дренажных устройств или их отказе; наружное атмосферное давление при разряжении внутри туннеля, возникающем в условиях аварийного опорожнения или полного сброса нагрузки; давление свежеуложенного бетона; дополнительный напор от сейсмических воздействий; нагрузки от подмостей, механизмов и т.п.; испытательные нагрузки; воздействия, связанные с усадкой бетона и ползучестью грунта.

При расчете стальных оболочек действие горного давления не учитывается.

В расчете нагрузки и воздействия принимаются в следующих сочетаниях: основные, составляемые из постоянных, временных (дни тельных и кратковременных) нагрузок и воздействий; особые, составляемые из постоянных, временных (длительных, некоторых крзг ковременных) и одной из особых нагрузок или воздействий.

Нагрузки и воздействия принимаются в наиболее неблагопритных, но возможных сочетаниях отдельно для строительного, эксплуатационного и ремонтного периодов.

При расчете стальных оболочек водоводов, располагаемых в водопроницаемых грунтах, включение в одно сочетание нагрузок от внутреннего давления воды и наружного давления подземных вод не допускается. В исключительных случаях, когда во всех возможных (включая аварийные) эксплуатационных ситуациях гарантировано всестороннее равномерное наружное давление воды непосредственно на обделку, допускается включать в одно сочетание с внутренним давлением минимальное значение наружного давления подземных вод с коэффициентом надежности по нагрузкам, равным 1.

Давление подземных вод следует определять при установившемся уровне воды в водохранилище с учетом снижения давления подземных вод с помощью предусмотренных для этих целей дренажных устройств и цементационных завес.

Расчет стальных оболочек. Стальные оболочки обделок турбинных водоводов рассчитываются по методу предельных состояний.

Коэффициенты надежности по нагрузкам уу при расчете оболочек на прочность и устойчивость (предельные состояния первой группы) принимаются согласно табл. 3.3.

Коэффициенты надежности по назначению сооружения уп и сочетаний нагрузок принимаются по СНиП 2.06.08-87 на железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, коэффициент Условий работы ус - по табл. 3.4.

Примечания:

1. Значения ус приведены для расчета стальных оболочек без Учета местных напряжений.

Коэффициент условий работы при сочетании нагрузок


Нормальные напряжения от внутреннего давления воды в продольных сечениях оболочки определяются отдельно для участков, где имеется или отсутствует отпор грунта. При этом на участках с отпором грунта учитывается радиальный зазор, образующийся между оболочкой и бетоном от температурных воздействий, усадки бетона и ползучести грунта. Нормальные напряжения в поперечном сечении оболочки определяются от температурных воздействий и от стеснения поперечной деформации.

Местные напряжения, возникающие в стальной оболочке у ребер жесткости, а также в местах перелома под углом не более 10, допускается не учитывать.

Расчет на устойчивость стальной оболочки на действие наружного давления воды производится с учетом критического наружного давления, которое, в свою очередь, зависит от наличия или отсутствия на оболочке колец жесткости.

Если несущая способность гладкой оболочки при давлении подземных вод оказывается недостаточной, то оболочка снабжается наружными кольцами жесткости (сплошносетчатыми или в виде ферм) или принимается большей толщины. Выбор варианта решения производится на основе технико-экономического сопоставления с учетом возможного изменения объемов скальных, бетонных и цементационных работ.

С целью уменьшения габаритов выработки кольца жесткости стремятся предусматривать минимального поперечного сечения. Рекомендуется также предусматривать анкеровку колец жесткости в бетон.

На начальных стадиях проектирования основные размеры стальных оболочек рекомендуется определять следующим образом.

1. В соответствии с заданием на проектирование составляется геометрическая схема водовода с графиком напоров и наружных давлений. Изменение напора по длине водовода при отсутствии специальных данных может приниматься по линейному закону.

2. Водовод разбивается на участки, границами которых являются места изменения диаметра, границы зон с различными коэффициентами отпора грунта, сопряжения с подходными выработками, монтажными камерами, фасонными частями и т.п.

3. Назначаются марки стали для изготовления оболочки и колец жесткости.

6. Если полученная толщина t больше минимальной конструктивной, то далее t уменьшается последовательно с минимальными ступенями согласно стандарту на листовой прокат и для каждой толщины определяется соответствующее ей максимальное расчетное давление по формуле

7. Производится проверка устойчивости оболочки на наружное давление по формуле и графику.

Если устойчивость гладкой оболочки не обеспечивается, предусматривается установка колец жесткости, расстояние между которыми определяется по формулам и графикам, приведенным в [26]. Рекомендуется проводить технико-экономическое сопоставление вариантов оболочки с кольцами жесткости и гладкой оболочки с увеличенной толщиной стенки.

8. Задаваясь несколькими вариантами сечений колец, различающимися высотой и толщиной, проверяют их несущую способность по [261 с целью выбора оптимального варианта с учетом влияния высоты кольца h2 на габариты выработки [311.

Согласно [261 расчет обделок гидротехнических туннелей всех типов (включая фасонные части комбинированных обделок) следует выполнять с учетом отпора грунта. Исключения допускаются при расположении туннелей в слабых неустойчивых грунтах.

На криволинейных участках (коленах) стальных оболочек напорных водоводов отпор грунта можно учитывать при радиусе колена, т.е. оболочку можно рассчитывать по формуле, по которой определяются напряжения от внутреннего давления воды в оболочке прямых участков водовода. При расчете колен с радиусом RK<5D и колен в местах примыкания транспортных туннелей, монтажных камер и в других местах, где имеется значительная неравномерность затрубного пространства по периметру оболочки, коэффициент удельного отпора KQ и расчетные формулы должны приниматься на основании результатов экспериментальных исследований.

Расчет сталежелезобетонных обделок. На начальных стадиях проектирования сталежелезобетонную обделку напорного водовода можно рассчитывать по приближенным формулам, которые учитывают только внутреннее давление воды, постоянное в пределах сечения [261.

Площадь сечения рабочей арматуры, приходящейся на сантиметр длины туннеля, при соблюдении условия

Если по формулам (3.11) или (3.12) (т. е. расчетной арматуры не требуется и внутреннее давление воды полностью воспринимается грунтом), следует принимать значение As по минимальному проценту армирования.

Подземные сооружения гидроэлектростанций. - М.: Энергоатомиздат, 1996.

Экспертиза

на главную