B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
Đồ áN MÔN HọC THIếT Kế Và XÂY DựNG
HầM GIAO THÔNG QUA NúI
PHầN I: ĐầU BàI ĐầU Số LIệU
I. ĐầU BàI Và Sử Lý Số LIệU .
- Số thứ tự : n=17.Ta có n<52, vậy theo hớng dẫn chọn loại hầm là hầm đờng ôtô hai
đờng bộ hành . Ta lại có n/52=17/52=0 d 17 vậy khổ hầm thiết kế là K7,cao 4,5 m.
- Ta có n/8=17/8=2 d 1 vậy theo hờng dẫn ta có sơ đồ trắc dọc hầm l à sơ đồ 1.
- Ta có n=17(lẻ) do đó theo hớng dẫn chiều dài tuyến hầmlà.
- Chọn dạnh địa chất.
Ta có n/20=17/20=0 d 17 vậy số hiệu địa chất dùng thiết kế hầm là số 17 .Số hiệu
cụ thể nh trong bảng sau.
Trong đó.
+f:Là kí hiệu hệ số kiên cố.
+:Là dung trọng của đất.
+=arctg(f): Là góc nội ma sát của đất.
Dạng địa chất:n=17
Dạng
địa
chất
Lớp phủ(m) Lớp địa chất I Lớp địa chất II
LA(m) LB(m) Loại đất đá f
(T/m3)
Loại đất đá f
(T/m3)
17 0 0 Granit 8 2,6 Alevrôlít 2,5-3 2,2
- Có n=17<60 và lẻ do đó theo hớng dẫn thiết kế và tính toán vỏ hầm tơng thẳng.
Khổ hầm dùng trong thiết kế (kích thớc cm).
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 1
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
II.Yêu cầu nội dung đồ án.
Phần ii:thiết kế và xây dựng hầm
Chơng i:thiết kế trắc dọc và trắc ngang
i. Thiết kế trắc dọc,trắc ngang tuyến hầm.
1. Thiết kế trắc dọc tuyến hầm.
a. các thông số tuyến hầm.
Tuyến hầm đi qua hai điểm Avà B xuyên qua 1ngọn núi gồm 2 lớp địa chất ,lớp 1 là lớp
đá Granít và lớp 2 là lớp đá Alevrôlít tơng đối dày.Khoảng cách giữa A-B là
270m,điểm A có cao độ tự nhiên là 10m,điểm B có cao độ tự nhiên là 15m.
b. thiết kế trắc dọc.
Tuyến hầm là hầm đờng ôtô ,hầm coa chiều dài 270m(<400m) do đó hầm đợc thiết kế
thông gió tự nhiên . Chênh cao tự nhiên giữa A-B là 5m độ dốc dọc tự nhiên là 18,52% .
Theo quy định đối với đờng ôtô thì độ dốc dọc tối thiểu và độ dốc dọc
lớn nhất là (thờng 3,5%). Vậy ta thiết kế dốc dọc của tuyến hầm là
.
2. Thiết kế tắc ngang tuyến hầm.
a. Thiết kế khuôn trong vỏ hầm .
Khi chọn khuôn trong của vỏ hầm tuân thủ một số nguyên tắc sau:
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 3
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
Hình dạng trục vòm phải trơn tru, liên tục vì trục vòm gấp khúc sẽ làm cho đờng cong
áp lực và trục kết cấu tách ra bất lợi.
- Tờng thẳng nói chung có chiều dày không đổi. Trong trờng hợp hầm để hạn chế độ
lún có thể mở rộng móng tờng.
- Về quan điểm thi công khuôn trong vỏ hầm phải chọn đối xứng. Điều này áp dụng
cho cả những trờng hợp hầm chịu áp lực xiên lệch, nằm trên sờn núi.
- Chọn khuôn trong vỏ hầm phải có một cự ly an toàn. Cự ly này tuỳ loại điạ tầng
có thể chọn từ 15-20cm.
Khuôn trong của vỏ hầm có thể đợc thiết kế theo nhiều phơng pháp khác nhau. Với
hầm tờng cong (f 3 ) ta sử dụng phơng pháp thiết kế ba tâm, với hầm tuờng thẳng sử
dụng phơng pháp một tâm.
716
700 205205
1110
300
R
3
4
2
90 115 45 610 45 115 90
2%
2%2%
2%
MÆt ® êng BTXM dµy 20cm
Líp d íi BT dµy 30cm M¸c 100
Trần Đức Ba -49CĐ1- 4210.49 Page 5
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
Chơng II:tính toán kết cấu vỏ hầm
i. Số liêụ tính toán.
Ta tiến hành tính toán và thiết kế vỏ hầm cho lớp địa chất II - đá Alevrôlít - là lớp địa
chất chiếm phần lớn trong khu vực địa chất tính toán thiết kế tuyến hầm đồng thời đây
cũng là lớp địa chất kém nhất có hệ số kiên cố =2.5-3.
Số liệu tính toán của lớp địa chất II.
- Hệ số kiên cố : =2,5-3 .Tính toán lấy (thiên về an toàn).
- Trọng lợng riêng := 2,2(T/m3)
- Góc nội ma sát .
- Hệ số kháng lực đàn hồi (nội suy theo bảng tra ):
+Phạm vi tờng : .
+Phạm vi đáy : .
- Hệ số ma sát : .
Kích thớc hầm .
hần tính toán(1m) chiều rang bằng tổng hai nủa chiều dài của 2 thanh vỏ đốt hầm lliền
kề Mô đuyn đàn hồi của địa tầng :E=K.
Trong đó :
+K: Hệ số kháng lực đàn hồi(lấy nh trên).
+Si:là chiều dài của vở hầm mà gối đàn hồi thay thế, lấy bằng tổng của hai
nửa chiều dài đoạn vỏ hầm ở hai bên của nút chia đốt vở hầm tơng ứng.
+b: Là chiều dài của đốt vỏ hầm(b=1m).
- Ta tính toán nội lực vỏ hầm theo phơng pháp đúng dần bằng cách bân đầu ở tất các
nút đều có các gối đần hồi và tính toán nội lực.Sau khi tính toán nội lực thì các gối đần
hồi mà có phản lực gối âm thì ta thay thế bàng các gối hần hồi có độ cúng bàng không
và tính toán lại cho tới khi tất cả các gối đàn hồi đều có phản lực gối dơng thi thôi.
- Tại vị trí chân vòm thì ta mô hình hóa điều kiện biên nh một ngàn đàn hồi( vị trí
chân vòn chỉ có chuyển vị lún và xoay tại chỗ mà không có chuyển vị ngang).Độ cứng
của ngàm đàn hồi tại vị trí chân vòm xác định nh sau.
Trong đó:
+Ko: Là hệ ssos kháng đàn hồi của địa tầng tại chân vòm.
+Ja:Là mô men quán tính của tiết diện chân vòm:
III. tính toán vỏ hầm .
1. Tính toán chia đốt vỏ hầm .
Nh đã nói ở trên mỗi nửa vỏ hầm đợc chia thành 20 đốt .Công việc tính toán chia đốt
đợc thực hiện trên Autocard.
Chiều dài một nửa trục vỏ hầm là .
.
Chiều dài mỗi đốt hầm sẽ là:
Sau khi tiến hành tính toán chia đốt vỏ hầm trên Autocard ta đợc kết quả nh sau.
Sơ đồ chia đốt một nửa vỏ hầm .
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 7
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
39
38
13
14
15
16
17
18
19
Bảng số liệu các đốt vỏ hầm.
Tit din
X(mm) Y(mm)
(do) (rad)
t Chiu di t d(m)
1 0 0 90 1.5708 -
2 0 52.5 90 1.5708 1 524.89
3 0 105 90 1.5708 2 524.89
4 0 157.5 90 1.5708 3 524.89
5 0 210 90 1.5708 4 524.89
6 0 262.5 90 1.5708 5 524.89
7 2 214.8 81.353 1.419881 6 524.89
8 13.5 366 73.275 1.278893 7 524.89
9 32.1 415 65.189 1.137765 8 524.89
10 57.4 461 57.121 0.996952 9 524.89
11 88.9 502.9 49.044 0.855981 10 524.89
12 125.9 540.1 41.559 0.725343 11 524.89
13 166.7 573.1 36.364 0.634673 12 524.89
14 210.3 602.2 31.169
0.54400
3
13 524.89
15 256.4 627.3 25.974 0.453333 14 524.89
17 16 52.5 3.00E+04 1.58E+06
18 17 52.5 3.00E+04 1.58E+06
19 18 52.5 3.00E+04 1.58E+06
20 19 52.5 3.00E+04 1.58E+06
Chõn vũm 20 52.5 4.00E+04 2.43E+03
2. Xác định tảI trọng.
a. ALĐT thẳng đứng.
- Chiều cao vòm áp lực.
Ta có sơ đồ vòm áp lực nh sau.
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 9
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
h=2.7715(m)
1
0
5
4
'
0
"
2b=11.1
2b1=13.86
- áp lực địa tầng thẳng đứng tiêu chuẩn là.
- áp lực địa tầng thẳng đứng tính toán là .
b. áp lực ngang địa tầng (xác định theo công thức Cu-Klông).
- Hệ số áp lực ngang.
- áp lực địa tầng nằm ngang.
- áp lực ngang tại đáy móng.
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 10
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
- Tiến hành kiểm tra lại qua trình mô hình hóa trớc khí chạy chơng trình.
- Tiến hành chạy chờng trình và kiểm tra kết qủa tính toán,thục hiện công tác lặp
thay đổi các điều kiện biên cho phù hợp vói dạng làm việc thực tế cho đén khi nhận đ-
ợc kết quả vói độ chính xác mong muốn.
- Tiến hành xuất các kết quả nội lực trong kết cấu(biểu đồ momen, lực dọc và các
kết quả khác)
a. Tiến hành khai báo và định nghĩa các loại vật liệu
dùng trong tính toán.
Trong quá trình mô hình hóa và tính toán ta sử dụng 3 loại vật liệu chính là:
- Vật liệu bê tông làm vỏ hầm .Bê tông vỏ hầm có cá tính chất chính sau: Be tông mác
M200 có
Cờng dộ chịu nén: Rn=9(MPa)=90(KG/cm2).
Cờng dộ chịu kéo :Rk=0.75(MP)=7.5 (KG/cm2).
Mô duyn đàn hồi:Ec=2,4. (T/m2).
Hệ số giãn nở vì nhiệt là: =0.2.
Trọng lợng riêng c=2.4(T/m3).
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 12
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
- Vật liệu của các gối đàn hồi chịu nén có.:
Trọng lợng riêng = 0(T/m3).
Mô duyn đàn hồi: E=K=3. (t/m2).
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 13
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
- Vật liệu của các gối đàn hồi chịu kéo có.:
Trọng lợng riêng = 0(T/m3).
Mô duyn đàn hồi rất nhỏ lấy bằng: E=1(T/m2).
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 14
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
b. Tiến hành khai báo và định nghĩa các loại mặt cắt
dung trong tính toán.
- Ta khai bao c¸c mÆt c¾t cã tiÕt ®æi thay ®æi cho c¸c ®o¹n vá hÇm (thanh)trong ph¹m vi
vá hÇm cã tiÕt diÖn thay ®æi. Nh sau
Trần Đức Ba -49CĐ1- 4210.49 Page 16
Bộ môn Cầu -Hầm Đồ án TK&XD Hầm
Tiết
diện
Mặt cắt thay đổi
Tên MC đầu MC cuối
6 T1 Chân vòm MC1
7 T2 MC1 MC2
8 T3 MC2 MC3
9 T4 MC3 MC4
10 T5 MC4 MC5
11 T6 MC5 MC6
12 T7 MC6 MC7
13 T8 MC7 MC8
14 T9 MC8 MC9
15 T10 MC9 MC10
16 T11 MC10 MC11
17 T12 MC11 MC12
18 T13 MC12 MC13
19 T14 MC13 Đỉnh vòm
20 T15 Đỉnh vòm MC13
21 T16 MC13 MC12
22 T17 MC12 MC11
23 T18 MC11 MC10
24 T19 MC10 MC9
25 T20 MC9 MC8
26 T21 MC8 MC7
27 T22 MC7 MC6
PT16 16 17 T11 MC10 0
PT17 17 18 T12 MC11 0
PT18 18 19 T13 MC12 0
PT19 19 20 T14 MC13 0
PT20 20 21 T15 0 MC13
PT21 21 22 T16 MC13 MC12
PT22 22 23 T17 MC12 MC11
PT23 23 24 T18 MC11 MC10
PT24 24 25 T19 MC10 MC9
PT25 25 26 T20 MC9 MC8
PT26 26 27 T21 MC8 MC7
PT27 27 28 T22 MC7 MC6
PT28 28 29 T23 MC6 MC5
PT29 29 30 T24 MC5 MC4
PT30 30 31 T25 MC4 MC3
PT31 31 32 T26 MC3 MC2
PT32 32 33 T27 MC2 MC1
PT33 33 34 T28 MC1 Chõn vũm
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 18
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
PT34 34 35 Chõn vũm Chõn vũm
PT35 35 36 Chõn vũm Chõn vũm
PT36 36 37 Chõn vũm Chõn vũm
PT37 37 38 Chõn vũm Chõn vũm
PT38 38 39 Chõn vũm Chõn vũm
d. Tiến hành khai bao các điều kiện.
Khai báo và địnhnghĩa các điều kiện biên bao gồm.
- Khai báo các gối dần hồi tại vị trí chân vòm với các thông số sau:
+Mô duyn đàn hồi của vật liệu nền tại chân vòn theo phơng thẳng đứnglà
+Mô duyn đàn hồi của vật liệu nền tại chân vòn theo phơng thẳng ngang là
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
+ Tải trọng thẳng đứng(ALTD) tác dụng lên các thanh nằm trong pham vi phần vòm
cong của vỏ hầm với cờng độ là :-9.146(T/m). Sau khi khai khai báo tải trọng ALTD ta
đợc kết quả nh sau.
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 24
B mụn Cu -Hm ỏn TK&XD Hm
+Tải trọng nằm ngang(ALN) tác dụng lên các thanh nằm trong pham vi 1/2 vỏ hầm
bên trái với cờng độ là :0.6(T/m) và lên các thanh nằm trong pham vi 1/2 vỏ hầm bên
phải với cờng độ là :-0.6(T/m). Sau khi khai khai báo tải trọng ALN ta đợc kết quả nh
sau.
Trn c Ba -49C1- 4210.49 Page 25
Copyright: Tài liệu đại học ©