intTypePromotion=3

Hệ thống tính toán thiết kế công trình ngầm (tái bản): Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:197

1
111
lượt xem
48
download

Hệ thống tính toán thiết kế công trình ngầm (tái bản): Phần 2

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng nắm bắt những kiến thức về cách tính toán vỏ hầm đứng (giếng) như khái niệm; tính toán kết cấu vỏ cửa hầm đứng; tính toán chống lò bằng gỗ; tính toán vỏ bằng bê tông và BTCT; tính toán tường chân ngầm thông qua Tài liệu Tính toán thiết kế công trình ngầm: Phần 2 sau đây.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hệ thống tính toán thiết kế công trình ngầm (tái bản): Phần 2

  1. C hương V TÍNH TOÁN VỎ HẦM b ê t ô n g t o à n K H ốI CÔNG TRÌNH NGẦM n Ằm n g a n g §1. KHÁI NIỆM VỀ TÍNH TOÁN VỎ HAM H ì n h d á n g m ặ t c ắ t n g a n g đ ư ờ n g h ầ m n ằ m n g a n g p h ụ t h u ộ c n h iề u y ế u tố ( n iê n h ạ n s ử d ụ n g , đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t , p h ư ơ n g p h á p t h i cô n g ,'...)c h o n ê n , v ỏ h ầ m r ấ t đ a d ạ n g , k h á c n h a u v à p h ứ c tạ p . L o ạ i v ỏ h ầ m b ằ n g b ê t ô n g đổ l iề n k h ố i h iệ n n a y đ a n g đ ư ợ c s ử d ụ n g n h iề u n h ấ t v ả có m ộ t số k iể u s a u đ â y ( h ìn h 5 - 1 ) : L o ạ i c h ỉ cò v ò m m á i, lo ạ i v ò m m á i v á c h đ ứ n g , lo ạ i h ì n h t r ò n v ả lo ạ i h ìn h m ó n g n g ự a . a) b) , c) d) H ình 5-1. Các dạng cơ bản vỏ hầm bê tông liền khối T ả i t r ọ n g t á c d ụ n g v à o v ỏ h ầ m đư ợ c c h ia là m 2 lo ạ i: á p lự c c h ủ đ ộ n g ( đ ịa á p , t r ọ n g lư ợ n g v ỏ h ầ m , c á c t ả i t r ọ n g t á c d ụ n g tử b ê n n g o à i - á p lự c n ư ớ c n g ầ m ...) v ả á p lự c b ị đ ộ n g ( p h ả n lự c đ ả n h ồ i v à th e o đó p h á t s in h lự c trư ợ t). C á c lo ạ i t ả i t r ọ n g n à y đ ã đư ợ c g iớ i t h iệ u ở c h ư ơ n g I I I ( t ả i t r ọ n g cơ b ả n , t ả i t r ọ n g b ổ s u n g v à t ả i t r ọ n g đ ặ c b iệ t ) , t r o n g t ín h t o á n v ỏ h ầ m c ầ n c h ọ n tổ hợ p t ả i t r ọ n g b ấ t lợ i n h ấ t , c ấ u t ạ o v ỏ c ủ a c ô n g t r ì n h n g ầ m là m v iệ c đ ồ n g t h ờ i v ả p h ù hợ p v ớ i đ ịa t â n g lu ô n đư ợ c q u a n t â m t h íc h đ á n g . Đ â y l à v ấ n đ ề c h o đ ế n n a y v ẫ n c h ư a đ ư ợ c g i ả i q u y ế t t r ọ n v ẹ n . C á c p h ư ơ n g p h á p t ín h t o á n v ỏ h ầ m có x é t đ ế n ả n h h ư ở n g c ủ a đ ịa t ầ n g l ả m ô i t r ư ờ n g đ à n h ồ i t h e o g ia i đ o ạ n p h á t t r iể n n h ư s a u : 171
  2. 1 ) P h ư ơ n g p h á p t ín h t o á n có x é t đ ế n t ín h đ à n h ồ i c ủ a v ỏ v ầ ả n h h ư ở n g c ủ a đ ịa t ầ n g x u n g q u a n h n h ư n g k h ô n g x é t tớ i b iế n v ị n g a n g c ủ a v ỏ h ầ m . P h ư ơ n g p h á p n ả y t ín h t o á n t r ê n cơ sở c o i c u n g v ò m l à c u n g k h ô n g có k h ớ p m à có g ố i t ự a c ứ n g ( n g à m ) v à v á c h h ầ m l à v á c h c ứ n g c h ịu t á c d ụ n g c ủ a p h ả n lự c đ à n h ồ i c ủ a đ ịa t ầ n g p h â n bố th e o h ì n h t a m g iá c . K h u y ế t đ iể m cơ b ả n c ủ a p h ư ơ n g p h á p là k h ô n g x é t đ ế n b iế n d ạ n g tư ơ n g h ỗ g iữ a v ò m v à tư ờ n g , x e m tư ờ n g h ầ m l à v á c h c ứ n g t u y ệ t đ ố i. N ó c h ỉ đư ợ c d ù n g đ ể t ín h t o á n sơ bộ v ỏ h ầ m có c h iề u n g a n g n h ỏ . 2 ) P h ư ơ n g p h á p d ự a v à o g iả t h u y ế t t ỉ lệ t h u ậ n đ ể x é t s ự l à m v iệ c đ ồ n g t h ờ i c ủ a đ ịa t ầ n g v à v ỏ , c o i v ỏ l à h ệ đ ầ n h ồ i t r o n g m ô i t r ư ờ n g đ ầ n h ồ i. T r o n g p h ư ơ n g p h á p n ầ y , c o i h â m l ả m ộ t c u n g k h ô n g có k h ớ p đ ư ợ c k ê l ê n v á c h h ầ m h o ặ c t r ê n đ ịa t ầ n g có t ín h đ ầ n h ồ i đ ể t ín h t o á n , đ ồ n g t h ờ i tư ờ n g v á c h h ầ m l à tư ờ n g c ứ n g n h ậ n t á c d ụ n g c ủ a t ả i t r ọ n g từ v ò m h ầ m t r u y ề n x u ố n g v à p h ả n lự c đ ả n h ồ i tử đ ịa t ầ n g ở vách h ầ m tá c d ụ n g vảo. N h ư v ậ y , ỏ c h â n tư ờ n g đư ợ c x e m n h ư k h ô n g có b iế n v ị n g a n g , p h ả n lự c đ ả n h ồ i đư ợ c x á c đ ịn h t r ê n cơ sở g iả t h u y ế t t ỉ lệ t u y ế n t ín h , p h â n b ố t r ê n t o à n b ộ c h iề u c a o c ủ a v á c h h ầ m . M ặ c d ù v iệ c g iả t h u y ế t t ỉ lệ t u y ế n t í n h k h ô n g đ ư ợ c c h ặ t c h ẽ v à c h ín h x á c n h ư n g t r ê n t h ự c tế , p h ư ơ n g p h á p n à y á p d ụ n g đ ể t í n h c á c c ô n g t r ì n h n g â m có v ỏ l ả c u n g v ò m k ê lê n đ ịa t â n g h o ặ c v ỏ h ì n h t r ò n h a y c u n g v ò m v á c h đ ứ n g t h u ậ n t iệ n ở m ọ i đ iề u k iệ n . 3 ) P h ư ơ n g p h á p t ín h k ế t c ấ u v ỏ t o à n k h ố i n h ư m ộ t h ệ s iê u t ĩ n h t h ố n g n h ấ t (p h ư ơ n g p h á p X X . Đ a v ư đ ô p ) P h ư ơ n g p h á p n à y k h ắ c p h ụ c đư ợ c n h ư ợ c đ iể m c ủ a t h u y ế t t ỉ lệ t u y ế n t ín h b ằ n g t h u y ế t đ à n h ồ i có x é t đ ế n ả n h h ư ở n g c ủ a m ô i t r ư ờ n g đ à n h ồ i. K h i đó đ ịa t ầ n g đư ợ c x e m l à t h ể b iế n d ạ n g t u y ế n t í n h đ ẳ n g h ư ớ n g có h ệ số P o is s o n M và m odun đản hồi E k h ô n g đ ổ i. M ộ t p h ầ n g iớ i h ạ n ( h ạ n c h ế ) c ủ a đ ị a t ầ n g đ ư ợ c x e m lả p h ầ n đ à n h ồ i l à m v iệ c n h ư v ỏ h ầ m ( h ệ s iê u t ĩn h t h ố n g n h ấ t ) n ê n v iệ c t í n h t o á n v ỏ h ầ m g iố n g d ầ m đ ặ t t r ê n n ề n đ ả n h ồ i. Đ ư ơ n g n h iê n đ ể k h ắ c p h ụ c g iả t h u y ế t b iế n d ạ n g t u y ế n t ín h k h i t ín h t o á n d ầ m t r ê n n ề n đ à n h ồ i, x e m d ầ m đ ặ t t r ê n đ ịa t ầ n g đ ả n h ồ i h o ặ c m ặ t p h a n g n ử a đ à n h ồ i, p h ả i x e m x é t c h ín h x á c h ơ n n ữ a t r ạ n g t h á i l ả m v iệ c c ủ a k ế t c ấ u v ỏ h ầ m . T u y n h iê n , t ín h t o á n t h e o p h ư ơ n g p h á p n à y l ạ i phức tạ p , việc xác đ ịn h các đặc tr ư n g (E , M ) cơ b ả n củ a k h ố i đ ịa tầ n g g ặ p n h iề u k h ó k h ă n . V ì v ậ y , v iệ c á p d ụ n g n ó v à o t h ự c tế c ò n có n h ữ n g h ạ n c h ế . C á c p h ư ơ n g p h á p t í n h t o á n v ỏ h â m đư ợ c g iớ i t h i ệ u t r ê n đ â y k h i s ử d ụ n g c ầ n đư ợ c lự a c h ọ n m ộ t c á c h n g h iê m t ú c : c á c d ữ l i ệ u b a n đ â u d ù n g t í n h t o á n ; h ì n h d á n g , độ lớ n v à t u ổ i t h ọ c ủ a c ô n g t r ìn h . H i ệ n n a y , t h ư ờ n g d ù n g p h ư ơ n g p h á p t h ứ 2 . P h ư ơ n g p h á p d ự a v ả o g iả t h u y ế t W : n k le r . L ờ i g i ả i c ủ a G . G . D u r a b o p v à O . E . B u g a e v a đ ố i v ớ i d ạ n g v ỏ h â m tư ờ n g 172
  3. c o n g v à d ạ n g y ê n n g ự a l à s ự h o à n t h iệ n t iế p th e o c ủ a p h ư ơ n g p h á p t ín h v ỏ h ầ m b ê t ô n g c ố t t h é p t o à n k h ố i. K h i t ín h t o á n , lự c k h á n g đ ả n h ồ i đ ư ợ c x é t t r ê n m ộ t p h ầ n c ủ a c h u v i v ỏ có c h u y ể n v ị b iế n d ạ n g v ề p h ía đ ịa t ầ n g . T r ì n h tự t í n h t o á n k ế t c ấ u v ỏ h ầ m t ù y t h u ộ c v à o h ì n h d á n g v à đ ặ c đ iể m c ủ a c ô n g t r ì n h n g ầ m , th ư ờ n g g ồ m c á c b ư ớ c: a . X á c đ ịn h k íc h th ư ớ c h ìn h h ọ c c ủ a c ấ u t ạ o v ỏ h ầ m ; b . X á c đ ịn h c á c lo ạ i t ả i t r ọ n g t á c d ụ n g lê n v ỏ h ầ m ; c. T í n h t o á n c á c n ộ i lự c p h á t s in h t ạ i v ò m , tư ờ n g v ả n ề n h ầ m ; d . K i ể m t r a ứ n g s u ấ t t ạ i c á c t iế t d iệ n t iê u b iể u . N h ư v ậ y , trư ớ c t iê n l ấ v k íc h th ư ớ c d ự k iế n c ủ a v ò m , độ d à y lớ p v ỏ h ầ m v à c á c c h i t iế t k h á c . C á c k íc h th ư ớ c h ì n h h ọ c đư ợ c x á c đ ịn h t h e o đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t c ủ a v ù n g d ự đ ịn h x â y d ự n g , th e o c h ứ c n ă n g c ủ a c ô n g t r ì n h n g ầ m v à k h ô n g g ia n sử d ụ n g . Đ â y l à m ộ t y ê u c ầ u q u a n t r ọ n g , n ó có ả n h h ư ở n g r ấ t lớ n đ ế n đ iề u k iệ n l ả m v iệ c c ủ a c ô n g t r ìn h . M ộ t số c á c h d ự k iế n k íc h th ư ớ c h ì n h h ọ c c ủ a c ấ u t ạ o v ỏ h ầ m . V i ệ c x á c đ ịn h c á c d ữ l iệ u c ủ a v ò m v ỏ h ầ m p h ù h ợ p s ẽ t ạ o k h ả n ă n g l à m v iệ c tố t c h o t ổ n g t h ể c ô n g t r ì n h n g ầ m v à t r ạ n g t h á i cơ h ọ c c ủ a c u n g v ò m . Đ ồ n g t h ờ i k íc h th ư ớ c c u n g v ò m có ả n h h ư ở n g lớ n đ ế n k h ố i lư ợ n g c ô n g t á c x â y d ự n g . V ì v ậ y , ở g ia i đ o ạ n t h i ế t k ế v iệ c g iả i q u y ế t đ ú n g đ ắ n v ấ n đ ề n ả y có ý n g h ĩa r ấ t q u a n t r ọ n g . T u y n h iê n , t r o n g t h ự c tế ở n h ữ n g h o à n c ả n h n h ấ t đ ịn h , v iệ c x á c đ ịn h k íc h th ư ớ c c ủ a v ò m v ỏ m ộ t c á c h hợ p l í k h ô n g p h ả i đ ơ n g iả n . K í c h th ư ớ c c ủ a v ò m v ỏ h ầ m q u a n h ệ đ ế n r ấ t n h iề u y ế u tố p h ứ c t ạ p : đ iề u k iệ n t ả i t r ọ n g , đ ặ c đ iể m c ấ u t ạ o đ ịa c h ấ t , k h ô n g g ia n sử d ụ n g v à đ iề u k iệ n t h i c ô n g ,... M ặ c d u v ậ y , s o n g k h ẩ u độ v ò m h ầ m c h ủ y ế u đư ợ c x á c đ ịn h d ự a v à o đ iề u k iệ n đ ịa c h ấ t . K h i b iế t c h iề u r ộ n g c ủ a c ô n g t r ì n h n g ầ m v à h ệ số độ c ứ n g c ủ a đ ịa t ầ n g t a có t h ể l ấ y k íc h th ư ớ c d ự k iế n c ủ a v ò m n ê u t r o n g b ả n g 5 . 1 B ả n g 5 .1 H ệ số c ư ờ n g độ f 3 -4 5-6 8-10 15-20 Vĩ < 3 4 5 6 T ỷ lệ g iữ a c h iề u r ộ n g v à c h iề u c a o 7/f l à g iá t r ị đ ặ c t r ư n g c ủ a v ò m . T r o n g t h ự c tế n ó g ầ n n h ư l ả đ ặ c đ iể m c ủ a h ì n h d ạ n g v ò m c ô n g t r ì n h n g ầ m . Đ ể x á c đ ịn h được c h iề u c a o h ợ p l ý c ủ a v ò m có t h ể t ín h n h iề u l ầ n r ồ i so s á n h k ế t q u ả c ủ a t ỉ lệ Vỉ. V ỏ h ầ m k iể u v ò m th ư ờ n g có m ộ t số d ạ n g : d ạ n g c u n g t r ò n đ ồ n g t â m , d ạ n g c u n g v ò m 3 t â m c ù n g n ằ m t r ê n đ ư ờ n g t r ụ c , d ạ n g đ ư ờ n g c o n g p a r a b o n ,... T u y n h iê n , d ạ n g c u n g t r ò n đ ồ n g t â m đư ợ c d ù n g p h ổ b iế n n h ấ t . K h i t ả i t r ọ n g p h â n bố đ ề u t h ì t r ụ c t u y ế n c ủ a v ò m h ì n h c u n g l à h ợ p l í n h ấ t , n h ư n g l ạ i r ấ t k h ó t h i c ô n g , n ê n r ấ t í t d ù n g . V ò m c u n g 3 t â m c h ủ y ế u đư ợ c s ử d ụ n g 173
  4. B ả n g 5-2. B ả n g đ ề x u ấ t các trị số k ích thư ớc dự k iến củ a vỏ hầm ểm Hệ số Độ cao Độ dày Độ dày Độ dày Độ dầy Độ cao Độ dày Ghi chú ng độ cứng vòm trong đỉnh vòm chân vòm của tưòng móng tường trong vòm của nền fc f0 d0 ^cv dt dm đáy f dn n chắc 10-20 >JL - - - - - Không bị pho - 2 fe hóa, không c 3dcv l,3d t - 0,20m ,3~5, ,10 ~ 1 8 , đứng là chính í 1 Địa áp tác dụ 1-1,5 í 1 - 15 j! K (1,3-1,4)d0 l>3dcv (1 ,3-1,5)^ í 1 1 ' L 0,6~0,7d theo các phươ u u ~ 1 5 j ,6~10 J ém Địa áp đồng t (1 1 > '1 1 N tác dụng theo n 0,3-0,8 ,2~4, 4 , 6 “ 12, K Md (l,4 ~ i,3 )d cv (l,3 ~ l,5 )d t L (0,7~0,8)d ,5~10, phương, địa t không ổn địn
  5. c h o h ầ m k h a i t h á c t h a n , h ầ m k h a i k h o á n g . T u y v ậ y , x é t v ề m ặ t cơ h ọ c h o ặ c t h i c ô n g đ ê u k h ô n g t h u ậ n lợ i b ằ n g v ò m t r ò n đ ồ n g t â m . 1.1. T ín h k ích thước dự k iến củ a k ết cấu vỏ có tưồng th ẳ n g đứng. C ô n g t h ứ c t ín h c á c k íc h th ư ớ c d ự k iế n c ủ a v ỏ h ầ m : d 0 = ( 0 ,0 5 -0 ,0 7 ^ ( 3 . 1 + dcv = ( 1 ,2 5 + 1 , 5)d 0 ( 5 -1 ) d~ = C U 2 ) d cv d l = ( l + l,5 ) d t T r c n g đó: d - đ ộ d à y t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m , c m ; p = — 0 d cv - độ d ầ y t iế t d iệ n c h â n v ò m , c m ; d - đ ộ d ầ y c ủ a tư ờ n g , c m ; d - đ ộ d à y m ó n g tư ờ n g , c m . T r o n g c ô n g t h ứ c ( 5 - 1 ) , số h ạ n g t h ứ n h ấ t ở t r o n g n g o ặ c ứ n g v ớ i f > 8 ; s ố t h ứ 2 ứ n g v ớ i f = 0 ,3 ~ 0 ,5 . C ô n g t h ứ c ( 5 - 1 ) d ù n g c h o b ê t ô n g M 1 5 0 . K h i d ù n g b ê t ô n g 15 0 k h á c t a c ộ n g t h ê m h ệ số h iệ u c h ỉn h k = R 2 f. T h e o k i n h n g h iệ m , k h i c h ọ n số l iệ u k íc h th ư ớ c v ỏ h ầ m d ạ n g c u n g t r ò n b ằ n g c ô n g t h ứ c ( 5 - 1 ) , t h ư ờ n g l ấ y g iá t r ị lớ n h ơ n t r ị số t ín h t o á n c ủ a độ d à y đ ỉn h v ò m v à l ấ y đ ộ d à y c ủ a tư ờ n g t h ì l ấ y n h ỏ h ơ n m ộ t c h ú t . N g o ả i r a có t h ể c h ọ n c á c t r ị số d ự k iế n n ê u t r o n g b ả n g ( 5 -2 ) . C á c số l iệ u g h i t r o n g b ả n g ( 5 -2 ) có p h ạ m v i t h a y đ ổ i q u á lớ n , d o đó c â n t h a m k h ả o t à i l i ệ u c ủ a c á c c ô n g t r ì n h đ ã có s ẵ n . Đ ố i v ớ i c ô n g t r ì n h n g ầ m có t iế t d iệ n lớ n k h i x á c đ ịn h k í c h th ư ớ c v ỏ h ầ m c ầ n t h a m k h ả o t h ê m c á c số l iệ u n ê u t r o n g b ả n g 5 -3 . \ / B ảng 5-3. C ung vòm vỏ hâm tiê t diện lớn Đ ặ c đ iể m đ ấ t đá 4 lõ m Đ á r ắ n ch ắ c 20-25 1 ,0 - 1 ,5 1 , 5 - 2 ,0 Đ á b ìn h th ư ờ n g 1 5 -2 0 1 ,0 -2 ,0 l,5 - 2 , 5 q Đá yếu 1 0 -1 5 1 ,5 -2 ,5 1 ,5 -3 ,0 175
  6. 1.2. C ách x á c đ ịn h k íc h thư ớc dự k iế n của vỏ hầm h ìn h m ó n g ngự a C h i ề u d à y t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m c ủ a v ỏ h ầ m đ ư ờ n g s ắ t h ì n h m ó n g n g ự a có t h ể x á c đ ịn h d ự a 0,15 V- • v à o b iể u đồ t r ê n h ì n h 5 - 2 v à x á c đ ịn h c á c k íc h \ —N, th ư ớ c c ò n l ạ i n h ư s a u : 0,10 \ A— • "V•V dcv= (l,2 -l,4 )d 0 0,05 dt = (1 ,4 -2 ,0)do ( 5 -2 ) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 dm= (l,2 -l,6 )d t Hình 5-2. Biêu đồ tìm kích thước T r o n g c ô n g t h ứ c 5 - 2 , số t h ứ n h ấ t t r o n g dự kiến vỏ hầm hình móng ngựa n g o ặ c d ù n g cho f > 4 , số th ứ 2 d ù n g ch o B T mác M150 f c= 0 ,78 - 4 . 1. D ù n g B T k h ô n g c ố t th é p 2. D ù n g B T C T C á c t r ị số t ả i t r ọ n g t á c d ụ n g lê n v ỏ h ầ m đ ã đư ợ c đ ề c ậ p ở c h ư ơ n g 3 . P h ư ơ n g p h á p x á c đ ịn h c á c n ộ i lự c t r o n g t iế t d iệ n c ủ a v ỏ h ầ m v à v iệ c k iể m t r a ứ n g s u ấ t s ẽ đư ợ c n ó i tớ i m ộ t c á c h c ụ t h ể ở c á c p h â n tư ơ n g ứ n g s a u . §2. TÍNH TOÁN VÒM HAM k ê l ê n đ ịa t a n g L o ạ i v ỏ h ầ m có v ò m k ê lê n đ ịa t ầ n g đư ợ c c h ia t h à n h 2 d ạ n g t ù y t h e o t ỉ lệ g iữ a c h iê u c a o t h ô n g t h ủ y v à c h iê u r ộ n g c ủ a v ò m : v ỏ h â m v ò m t h o ả i v ả v ỏ h â m v ò m n h ọ n ( k iể u h ì n h m ó n g n g ự a ) . 2.1. T ín h to á n v ò m th o ả i k ê lê n đ ịa tầ n g T ạ i v ù n g có đ ịa t ầ n g r ắ n c h ắ c , đ ặ c s ít , ổ n đ ịn h v à k h ô n g b ị p h o n g h ó a , có t h ể có h iệ n tư ợ n g đ á r ơ i c ụ c bộ ( k h i f > 1 0 ) t a có t h ể bố t r í c u n g v ò m n h ư t r ê n h ì n h 5 - l a ) . ỏ đ â y t a d ù n g v ỏ h ầ m k iể u v ò m t h o ả i t r u n g b ìn h ( f /1 < 0 ,5 ) v à c h â n v ò m k ê lê n t ầ n g đ á . P h ả i h ế t sứ c c h ú ý đ ế n t r ạ n g t h á i c ủ a đ ịa t ầ n g c h â n v ò m , đ ặ c b iệ t l à đ iề u k iệ n c ấ u t ạ o đ ịa c h ấ t . T r o n g th ự c t iễ n , đ ể đ ả m b ả o đ ộ ổ n đ ịn h c ủ a c h â n v ò m n ệ n bố t r í đ iể m t r o n g c ủ a c h â n v ò m d ịc h v à o p h ía t r o n g c ủ a tư ờ n g v á c h h ầ m k h o ả n g 1 5 c m . C ũ n g có t h ể b ố t r í t h ê m n e o g im h o ặ c tư ờ n g t ă n g cư ờ n g t ạ i c h â n v ò m . 1. Những điều cơ bản trong tính toán vòm thoải V ỏ h ầ m v ò m t h o ả i k ê t r ê n n ề n đ ịa t ầ n g t ự n h iê n k h i t í n h t o á n c o i n h ư m ộ t c u n g k h ô n g có k h ớ p , n g ả m đ à n h ồ i. L ú c n à y t a g iả đ ịn h h ệ số k h á n g đ ả n h ồ i c ủ a đ ịa t ầ n g h a i p h í a có c u n g v ò m t ự a v à o đ ề u b ằ n g n h a u , sơ đồ c u n g v ò m đ ố i x ứ n g , t ả i t r ọ n g n g o ả i t á c d ụ n g v ả o n ó c ũ n g đ ố i x ứ n g . H ệ cơ b ả n c u n g v ò m k h ô n g k h ớ p đ ặ t lê n đ iể m t ự a đ à n h ồ i, t iế t d iệ n n g u y h iể m n h ấ t l à t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m , có c á c lự c tác dụng gây ra khe n ứ t là Xp x2 và x3 (hình 5 -3 )
  7. K h i t ả i trọ n g đối x ứ n g tá c d ụ n g vả o h ệ đ ố i x ứ n g , ẩ n lự c cơ b ả n x 3 b ằ n g k h ô n g , d o đó p h ư ơ n g 1 t r ìn h c h u ẩ n c ủ a hệ n ả y n h ư sau: X 1 Ô 11 + X 2 S 12 + A 1 P + p- 0 Ị x , 5 21 + X 2Ồ22 + A 2p + p . f + A = 0 ] T r o n g ' đó: x ,,x 2 - ẩ n lự c cơ b ả n t á c d ụ n g v ả o đ ỉn h v ò m (đ iể m gốc t r ụ c tọ a y độ); H ình 5-3. Sơ đồ hê cơ bản s s - c h u y ể n v ị theo p h ư ơ n g x 2 vả Xj của điểm đỉnh khi Xj = 1 và x2 = 1; 5 , S 22 - c h u y ể n v ị th e o p h ư ơ n g t ả i t r ọ n g tư ơ n g ứ n g t ạ i đ iể m đ ỉn h k h i X j = 1 v à x 2 = l; A A 2P- c h u y ể n v ị th e o p h ư ơ n g Xj v à x 2 c ủ a đ ỉn h v ò m do n g o ạ i lự c ; p, A - C h u y ể n v ị góc v à b iế n d ạ n g n g a n g x ả y r a t ạ i t iế t d iệ n c h â n v ò m . T ổ n g c h u y ể n v ị góc v ả c h u y ể n v ị n g a n g t ạ i t iế t d iệ n c h â n v ò m l ả do lự c t rư ợ t cơ b á n X j, x 2 v à n g o ạ i lự c . Đ ộ lớ n c ủ a c h ú n g b iể u t h ị n h ư s a u : f ( 5 -4 ) T r o n g đó: Pp, P 1, P 2 - c h u y ể n v ị gó c t ạ i c h â n v ò m do t ả i t r ọ n g n g o à i v ả k h i x ^ l , ^ 2—1 ; M a H x P a - m ô m e n , lự c é p v ầ lự c d ọ c x ả y r a t ạ i đ iể m A c ủ a h ệ cơ b ả n do t ả i t r ọ n g n g o à i; K - hệ số sứ c k h á n g đ ả n h ồ i c ủ a đ ịa t ầ n g có m ặ t c ắ t c h â n cột đ ặ t lê n ; J cv - m ô m e n q u á n t ín h t iế t d iệ n c h â n c ộ t . T h a y c á c g iá t r ị c ủ a p v à A v à o p h ư ơ n g t r ì n h ( 5 -3 ) , g i ả i r a đư ợ c: 177
  8. M X, Ô -.H --------- -ỉ- X, ôio 12 + + A1P + =0 11 K J cv ) \ KJ K J cv \ í f2 cos2 (pcv +X Òoo 22 H------- ----------h + (5-3a) K J , cv y K J CV Kd M '.f H .s in 2 c p cv K J CV K J CV 2 d cvK G i ả i p h ư ơ n g t r ì n h ( 5 -3 a ) t h e o Xj v à x 2 đư ợ c k ế t q u ả s a u : (1 2K Jct , A 2p + 12IVfAf + d;ivH'A c o s 2 (pcv + 0,5d*vPÁ sin2(pc v )(K Jcvỗ 12 + f) - - ( K J cvA ịp + M 0)(12K J cv522 + 1 2 f 2 + c o s 2 (pCT)___________________________ X, = 1 ~ (K ĩc v ỗ ,, +1 )0 2 K J ^ 5 , 2 4 1 2 f ? 7 d£v co s2 cpc v ) - (K J CVỖ21 + f) ( 1 2 K J CT5 12 + 1 2 f) (K Icv .S21 + f )(12K JCV.A1P + 12M'a ) - (K J CV5 11 + 1)(12KJCVA2P + 12M'Af + ( 5 -5 ) ■ịdcVH ‘A CQS2 (pcv + 0 ,5 d c VPÁ sin2(pCT) (K J CVÔU + 1)(12K Jcv8 22 + 1 2 f 2 + dịv cos2 SJ —- ; 6 ^ = Ô2I = Sf ỉ ? i M ĩ d S = SJ i ^ d S 11 0J E J 0J E J 12 21 0J EJ 0J E J 5 * = 7 ® d S - 7 £ d S ; Al p = 7 M i M ^ = 7 | L d S ; 22 0J E J 0J E J ’ 0J EJ ị EJ 2P 0J TP.T EJ 0JJ Ĩ?.T E J S a u k h i x á c đ ịn h đư ợ c c á c ẩ n lự c cơ b ả n t a sẽ t í n h n ộ i lự c p h á t s :n h t ạ i t iế t d iệ n i b ấ t k ỳ c ủ a c u n g v ò m : Mị = M; + + x 2y j ( 5 -6 ) N j = N 'i + x 2 co s (Pị T r o n g đó: / M .,N . - M ô m e n , lự c d ọ c t ạ i đ iể m i c ủ a h ệ cơ b ả n do lự c n g o à i gây r a (th a n h c o n g có m ộ t đ ầ u cố đ ịn h ) ; y1 - T u n g độ c ủ a đ iể m i t r o n g h ệ t ọ a độ v u ô n g g ó c l ấ y đ ỉ r ã v ò m l à m gốc tọ a độ; jx - N ử a gó c ở t â m c ủ a đ iể m i. 178
  9. T r o n g c ô n g t h ứ c ( 5 -6 ) k h i m ô m e n g â y r a lự c k é o p h ía t r o n g v ò m t a l ấ y d ấ u ( + ) , lự c k é o n g o à i v ò m l ấ y d ấ u (-), lự c h ư ớ n g t r ụ c l ấ y d ấ u (+ ) . S a u k h i x á c đ ịn h đư ợ c n ộ i lự c t ạ i t iế t d iệ n đ a n g x é t n h ư t r ê n t a t iế n h à n h k iể m t r a cư ờ n g đ ộ c ủ a t iế t d iệ n d ự k iế n theo c ô n g th ứ c : _ N M ™ ~ F 1 w ^( 5 ' 7 ) N eugóc ở t â m c ủ a t r ụ c c u n g v ò m k ê lê n đ ịa t ầ n g 2cpcv = 1 2 0 ° v à c h ỉ có t ả i t r ọ n g p h i n b ố đ ề u t á c d ụ n g t h ì c ô n g t h ứ c ( 5 -5 ) s ẽ tr ở n ê n đ ơ n g iả n h ơ n . ở t r ư ờ n g h ợ p n à y , t iế t d iệ n c ủ a v ò m sẽ c h u y ể n d ầ n v ề p h ía t iế t d iệ n c h â n v ò m đ ồ n g t h ờ i c á c ẩ n lự c co b ả n c ủ a c u n g v ò m ( n ộ i lự c t ạ i t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m ) t ạ i đ ư ờ n g t r ụ c d ạ n g c u n g t r ò i t h a y đ ổ i th e o q u y lu â t J = —— — , có t h ể đư ơ c x á c đ in h n h ư s a u : c o s (pj qr [m(0,0491 + 0 ,0063m + 0 ,161n) + 0 ,2976n] = m (3,0218+ 0,7067m + 0,6875n) + 0,3969n _ qr[m(2,1675 + 0,5634m - 0,5155n) - 0 ,2 9 7 6 n ( 5 -5 a ) *2 ~ m ( 3 ,0 2 18 + 0 ,7 0 6 7 m + 0 ,6 8 75 n ) + 0 ,39 6 9 n T r o r g đó: q - cư ờ n g độ t ả i trọ n g t h ẳ n g đ ứ n g p h â n bố đ ề u ; r - b á n k ín h th e o đ ư ờ ng t r ụ c v ò m d ạ n g c u n g trò n ; K r m = — E n = í do0 ì V r , S a u t h i t im đ ư ợ c g iá t r ị c ủ a c á c ẩ n lự c X v ả x 2 t h e o c ô n g t h ứ c ( 5 -5 a ) , x á c đ ịn h c á c n ộ i l í c t ạ i t iế t d iệ n b ấ t k ỳ t h e o c ô n g t h ứ c ( 5 -6 ) . C á c g iá t r ị M - , N ’ v à y . l ấ y ở b ả n g 5 -4 B ả n g 5 -4 Coscp.
  10. Đ ể t í n h t o á n d ễ d à n g t a lậ p b ả n g ( 5 -5 ) c á c n ộ i lự c t h e o h ệ số p h ả n lự c đ à n h ồ i c ủ a đ ịa t a n g có đ ặ t t iế t d iệ n c h â n v ò m v ả c h iề u r ộ n g t ín h t o á n 1 k h i c ư ờ n g độ t ả i t r ọ n g t h ẳ n g g ó c p h â n b ố đ ề u đ ơ n v ị (q ) t á c d ụ n g . B ản g 5-5. B ản g M và N kh i q = l T/m2 C h iề u H ệ số M ô m e n M (T m ) Lực p h á p t u y ế n , N (T ) rộng k h án g đàn T i ế t d iệ n T i ế t d iệ n T iế t d iệ n T iế t d iệ n T i ế t d iệ n T i ế t d iệ n l(m ) h ồ i K (k G /m 2) đ ỉn h 30° chân vòm đ ỉn h 30° chân vòm (1 ) (2 ) (3 ) (4 ) (5 ) (6) (7) (8 ) 50 0 ,6 4 7 6 -0 ,0 5 3 7 -0 ,0 1 8 2 3 ,1 7 5 8 3 ,9 0 4 9 5 ,0 5 4 2 100 0 ,4 9 8 2 -0 ,1 5 9 3 -0 ,0 0 4 1 3 ,2 4 6 6 3 ,9 7 2 3 5 ,0 8 7 5 200 0 ,4 1 7 9 -0 ,2 1 1 7 . 0 ,0 1 9 8 3 ,2 9 1 7 4 ,0 0 5 3 5 ,1 1 0 1 8 ,0 400 0 ,3 6 9 7 -0 ,2 3 5 5 0 ,0 6 2 3 3 ,3 3 1 0 4 ,0 3 9 3 5 ,1 2 9 7 600 0 ,3 4 9 0 -0 ,2 4 0 6 0 ,0 9 9 8 3 ,3 5 6 2 4 ,0 6 1 2 5 ,1 4 2 3 800 0 ,3 3 4 9 -0 ,2 4 1 5 0 ,1 3 5 0 3 ,3 7 7 5 4 ,0 7 9 6 5 ,1 5 3 0 1000 0 ,3 2 4 4 -0 ,2 4 0 7 0 ,1 5 7 7 3 ,3 9 1 9 4 ,0 9 2 1 5 ,1 5 9 2 1500 0 ,3 0 5 3 -0 ,2 3 8 2 0 ,2 2 3 4 3 ,4 3 0 8 4 ,1 2 5 8 5 ,1 7 9 6 50 1 ,0 8 6 9 -0 ,2 2 0 0 -0 ,0 2 4 7 4 ,4 1 3 2 5 ,0 4 9 6 6 ,9 6 9 9 100 0 ,8 6 6 2 -0 ,3 5 2 9 0 ,0 0 6 1 4 ,4 9 2 2 5 ,4 7 8 0 7 ,0 0 9 4 200 0 ,7 4 6 7 -0 ,4 2 4 1 0 ,0 6 6 0 4 ,5 4 9 0 5 ,5 2 7 2 7,0 3 1 8 1 1 ,0 400 0 ,6 6 9 7 -0 ,4 5 2 2 0 ,1 7 1 3 4 ,6 0 6 3 5 ,5 7 6 9 7 ,0 6 6 5 600 0 ,6 3 2 0 -0 ,4 5 2 0 0 ,2 7 5 0 4 ,6 5 1 0 5 ,6 1 5 6 7,0 8 8 8 800 0 ,6 0 6 3 -0 ,4 4 4 0 0 ,3 7 2 4 4 ,6 8 9 6 5 ,6 4 9 0 7 ,1 0 8 1 1000 0 ,5 8 5 1 -0 ,4 4 4 3 0 ,4 2 5 0 4 ,7 0 5 6 5 ,6 6 2 8 7 ,1 1 6 1 1500 0 ,5 4 8 4 -0 ,4 4 3 8 0 ,5 3 3 6 4 ,7 5 8 6 5 ,7 0 8 7 7 ,1 4 2 6 50 1 ,6 1 4 6 -0 ,3 8 5 0 -0 ,0 8 2 7 5 ,6 4 2 3 6 ,9 0 7 0 8 ,8 8 3 5 100 1 ,3 2 9 4 -0 ,5 8 4 5 0 ,0 4 1 0 5,7 7 3 4 7 ,0 2 0 6 8 ,9 4 9 0 200 1 ,3 6 7 1 -0 ,6 8 8 7 0 ,2 1 6 7 5 ,8 2 7 1 7 ,0 6 7 1 8 ,9 7 5 9 1 4 ,0 400 1 ,0502 -0 ,7 3 6 4 0 ,3 5 8 1 5 ,8 9 1 0 7 ,1 7 0 6 9 ,0 3 5 7 600 0 ,9 4 6 3 -0 ,7 3 1 7 0 ,5 2 4 2 5 ,9 4 6 7 7,1 7 0 6 9 ,0 3 5 7 800 0 ,9 4 6 3 -0 ,7 3 1 7 0 ,6 7 5 8 5 ,9 9 1 2 7,2 0 9 2 9 ,0 5 7 9 1000 0 ,9 1 4 8 -0 ,7 2 3 8 0 ,7 7 4 7 6 ,0 2 7 6 7,2 4 0 7 9 .0 7 6 1 1500 0 ,8 5 4 6 -0 ,7 0 6 7 1 ,0 0 2 7 6 ,0 9 8 9 7 ,3 0 2 4 9 .1 1 1 8 50 2 ,3 9 2 6 -0 ,6 2 2 4 -0 ,0 6 1 9 6 ,8 6 3 1 8 ,2 4 1 4 1 0 .7 9 3 6 100 1 ,9 5 5 6 -0 ,9 1 3 7 0 ,0 5 6 3 6 ,9 7 4 6 8 ,4 9 3 8 1 0 ,8 4 8 7 200 1 ,7 1 0 5 -1 ,0 3 5 4 0 ,2 7 2 6 7 ,0 6 8 4 8 ,5 7 5 0 1 0 .8 9 5 6 180
  11. Tiếp bảng 5-5 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 17,0 400 1,5272 -1,1018 0,5256 7,1573 8,6520 10,9410 600 1,4338 -1,0738 0,8851 7,2496 8,7320 10,9862 800 1,3678 -1,0638 1,1028 7,3074 8,7820 11,0151 1000 1,3162 -1,0543 -1,2794 7,3539 8,8223 11,0384 1500 1,2272 -1,0341 1,5977 7,4369 8,8942 11,0799 S a u k h i t í n h đư ợ c n ộ i lự c t ạ i t iế t d iệ n b ấ t k ỳ , t iế n h à n h k iể m t r a c ư ờ n g đ ộ c ủ a t iế t d iệ n t h e o c ô n g t h ứ c ( 5 -7 ) . 2. Bài toán M ộ t đ ư ờ n g h ầ m có b ề r ộ n g t h ô n g t h ủ y 8 ,6 m , độ c a o v á c h h ầ m 5 m , đư ợ c đ à o q u a t ầ n g đ á g r a n it . Đ á t ạ i h iệ n t r ư ờ n g có f = 1 0 , d u n g t r ọ n g Y = 2 ,6 t / m 3 v à g ó c m a s á t t r o n g cp = 8 2 °3 0 '. H ã y lự a c h ọ n v à t ín h k ế t c ấ u v ỏ h ầ m h ợ p l í . Bài giải: 1. Xác định các kích thước hình học: Đ iề u k i ệ n đ ịa t ầ n g r ấ t tố t ( f = 1 0 ) c h o n ê n t a c h ọ n l o ạ i v ỏ h ầ m c u n g t h o ả i k ê lê n đ ịa t ầ n g đ á g r a n i t ( h ì n h 5 -4 ) C h iề u rộ n g th ô n g t h ủ y c ủ a c u n g th o ả i lấ y d ịc h v à o p h í a t r o n g c ủ a v á c h tư ờ n g ( c ả 2 b ê n ) s â u v ả o đ ị a t ầ n g m ộ t k h o ả n g l à 2 0 c m , t ạ i t iế t d iệ n t h â n v ò m , lả m t ă n g độ a n t o à n c h o v ò m k ê lê n đ ị a t ầ n g . N h ư v ậ y , c h iề u r ộ n g t h ô n g t h ủ y c ủ a c u n g s ẽ là 9 m . T a c h ọ n c u n g v ò m có Hình 5-4. Sơ đồ cấu tạo vỏ hầm d ạ n g c u n g t r ò n t h o ả i, có: p = ỵ — = 3 ,3 8 , c h iề u cung thoải f. d à y t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m d = 0 ,6 m . S ự t h a y đ ổ i c ủ a t iế t d iệ n c u n g v ò m t h e o b iể u t h ứ c : J = - — 2— . C h i ề u d à y t iế t coscpx d iệ n c h â n v ò m là : dcv = l,2 6 d 0 = 1 ,2 6 X 0,6 = 0 ,7 5 6 m . L ấ y c h ẵ n l à 0 ,7 5 m . D ự a v à o c á c số l i ệ u b a n đ ầ u n h ư t r ê n t a t ìm c á c l á c h th ư ớ c c ò n l ạ i c ủ a c u n g t h o ả i: 181
  12. + C h iề u cao th ô n g t h ủ y c ủ a vòm : f / = 9v2v_ ± 0 = 2 66 0 p 3,38 + B á n k ín h tro n g củ a vòm: i M±£ ) _ ỉ 6«í ± i 8 tf) = 8 8 sin cp °v = - A _ = _ M — = 0 ,8 7 6 3 = > cp“v - 6 1 ° 1 2 ' v à c o s c p ° 7 = 0 ,4 8 1 8 2 R 0 2 x 5 ,1 3 5 T rê n cơ sở các t r ị số kích thư ớ c b ê n tro n g (th ô n g th ủ y n h i trê n , có th ể xác đ ịn h các chỉ số dự k iế n củ a đường trụ c c u n g vòm , n h ư sa u : 1' = 10 + d c v sin(p£y = 9 ,0 + 0 ,7 5 x 0 ,8 7 6 3 = 9 ,6 5 7 m % r = f + Ể o - Ể c v coscpcv = 2 , 6 6 + ^ - ^ - ^ X 0 , 4 8 1 8 = 2 , 7 ’ 9 m 0 2 2 2 2 : „ _ 4 f ' i' _ 4 x 2 ,7 7 9 x 9 , 6 5 7 ^ QDAn sincppv = 77— 77T= ------- — —5— — —-=■ = 0 . 8 6 4 7 Ycv 4f +1 4 x 2 ,7 7 9 + 9 ,6 5 7 => (pcv= 59°51' và C0S(PCV = 0,5023. + C h i ề u r ộ n g t ín h t o á n c ủ a đ ư ờ n g t r ụ c c u n g v ò m : 1 = 10 + 4 v si n (Pcv = 9 + 0 ,7 5 x 0 ,8 6 4 7 = 9 , 6 4 9 m d d f = f 0 + ^ 0- -_^ _c o s c p cv = 2 , 6 6 + ^ - ^ ^ . 0 , 5 0 2 3 = 2 , 7 7 im 0 2 2 2 2 + B á n k ín h tín h to án : 1 9,649 r = :------- ---------= ------------ — = 5 ,5 7 9 m 2sincp cv 2 x 0 ,8 6 4 7 + C ác kích thước p h ía ngoài củ a vỏ h ầ m = 1+ d cvsỉn(pcv = 9 ,649 + 0 ,7 5 X 0 ,8 6 4 7 = 10 ,2 9 8 m f, = f + — - ^ ¥ - c o s (pcv = 2 ,7 7 2 + ^ - - ’— .0 ,5 0 2 3 = 2 , 8£4m 2 2 2 2 2. Xác định tải trọng T ải trọ n g tá c d ụ n g lê n vòm gồm có áp lực đ ấ t đ á v ả tự trọ n g c ủ a vòm vỏ h ầm . Ap lực đ ấ t được xác đ ịn h th eo th u y ế t tạ o vòm c ân b ằ n g tự n h iêi. + C h iều cao củ a cung vòm bị rạ n n ứ t 182
  13. a 10 ,2 9 8 h, = — = —- — — = 0 ,5 1 5 m 1 fc 2 x 10 + Á p lự c đ ấ t p h â n b ố đ ề u t h ẳ n g đ ứ n g q đ = yh j = 2 , 6 x 0 , 5 1 5 = 1 ,3 3 9 ~ l , 3 4 T / m 2 + C ư ờ n g độ t ả i t r ọ n g p h â n bố đ ề u t h ẳ n g đ ứ n g do t ự t r ọ n g c ủ a v ỏ : cv 0 ,7 5 Qbt = 0 >5 d„ + Ybt = 0 5 0 ,5 + .2 ,2 = 2 , 3 T / m ; coscpc v y 0 ,5 0 2 3 T ổ n g t ả i t r ọ n g p h â n bố đ ề u t h ẳ n g đ ứ n g : q = q d + qH = 1 ,3 4 + 2 ,3 = 3 ,6 4 T /m 2 3. Tính nội lực T ừ k ế t q u ả t ín h đư ợ c t r ê n đ â y t a t ìm c á c ẩ n lự c cơ b ả n t á c d ụ n g t ạ i đ ỉn h v ò m ^0 ' 't ' t h e o c ô n g t h ứ c ( 5 -5 a ) v ớ i (pcv « 6 0 °; Ji = C0S(p ( q u i l u ậ t b iê n đ ô i c ủ a t iê t d iệ n v ò m ). T h e o t à i l iệ u t h í n g h iệ m , h ệ số k h á n g đ à n h ồ i c ủ a đ á g r a n i t K = 6 0 0 .0 0 0 T / m 3, m ô đ u n đ ả n h ồ i c ủ a b ê tô n g M 1 7 0 # lả m v ỏ h ầ m E = 2 .6 0 0 .0 0 0 T / m 2. T r ư ớ c t iê n t ín h c á c t h a m số m , n v ầ q t r o n g c ô n g t h ứ c ( 5 -5 a ) K . r _ 6 0 0 .0 0 0 x 5 ,5 7 9 m — = 1 2875 E 2.6 0 0 .0 0 0 2 (d 0 > n = í 0,6 = 0 ,0 1 1 6 v à q = 3 ,6 4 T / m 2 V r ; [ 5,579 Ị T h a y c á c g iá t r ị n à y v à o c ô n g t h ứ c ( 5 -5 a ) 3 ,6 4 x 5 ,5 7 9 [1 ,2 8 7 5 (0 ,0 4 9 1 + 0 , 0 0 6 3 x 1 ,2 8 7 5 + 0 , 1 6 1 x 0 ,0 1 1 6 ) + 0 , 2 9 7 6 x 0 ,0 1 1 6 ] , X = -- - - _ -— —--------- - — _ z _ _ ---------- :— -------- — ——— -— —------------ —1—— — = l , 7 7 6 T m 1 1,2 8 75 (3, 0 2 1 8 + 0 ,7 0 6 7 x 1 ,2 8 7 5 + 0 , 6 8 7 5 x 0 ,0 1 1 6 ) + 0 , 3 9 6 9 x 0 , 0 1 1 6 3 , 6 4 X 5 , 5 7 9 [ 1 ,2 8 7 5 ( 2 ,1 6 7 5 + 0 ,5 6 3 4 X1 ,2 8 7 5 - 0 ,5 1 5 5 X 0 ,0 1 1 6 ) - 0 ,2 9 7 6 X 0 ,0 1 1 6 = — ----------- — ----------- — ——--------------- — ————-------------------------------------------------------------- — -------------- = 1 4 , 7 2 1 , 2 8 7 5 ( 3 , 0 2 1 8 + 0 , 7 0 6 7 x 1 , 2 8 7 5 + 0 ,6 8 7 5 x 0 , 0 1 1 6 ) + 0 , 3 9 6 9 x 0 , 0 1 1 6 C á c n ộ i lự c t ạ i t iế t d iệ n b ấ t k ì x á c đ ịn h th e o c ô n g t h ứ c ( 5 -6 ) M ị = M , + X l + x 2y , Nj = Nị + x 2 coscp, T r ư ớ c t iê n t í n h cá c số h ạ n g M , y , N v ả co sọ . d ự a v à o b ả n g ( 5 -4 ) v ả đư ợ c k ế t q u ả g h i ở b ả n g ( 5 -6 ) T h a y cá c g iá t r ị ở b ả n g ( 5 -ổ ) v ả o c ô n g t h ứ c ( 5 -6 ) t a t í n h đư ợ c n ô i lư c t a i c á c t iế t d : ê n . 183
  14. Bảng 5-6. (p, Mi Ni yt cos
  15. + T ại t i ế t d iệ n 9= 15°: 0 787 = ■■■’ - -• = 0 ,0 5 0 3 m < [e ,,] = 0 ,1 0 7 m 15 1 5 ,6 5 3 15 + T ạ : t i ế t d iệ n cp = 3 0 ° - 1 ^2^ e 30 ,0 = ’ 1 7 ;8 8 9 = - 0 , 0 7 4 1 < [e30] 30 = 0 ,1 1 3 m + T ạ i t i ế t d iệ n 9 = 45° e45 = := - 0 , 1 1 5 < [e45 ] = 0 ,1 2 45 2 0 .6 1 4 + T ạ i t iế t d iệ n cp6ũ = 6 0 ( c h â n v ò m ) e6ũ= ^ ~ - = 0 , 0 2 5 < [ e 60] = 0 ,1 2 5 m N h ư v ậ v , c h ỉ ở t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m ọ = 0 l ả k h ô n g t h ỏ a m ã n đ iề u k iệ n n ê u t r ê n c h o n ê n , c ầ n k iể m t r a ứ n g s u ấ t t ạ i t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m l à đ ủ . max = 2 4 ,6 6 ± 2 9 , 6 m a,t min F w0 0,60 0,06 T r o n g đó F = 0 ,6 X 1 ,0 = 0 ,6 m 2 v ả w0 = = —X 1 ,0 X 0 ,6 2 = 0 ,0 6 m : T h à n h th ử : ơ max = ơ n = 5 4 J,2 6 T /m 2 = 5 ,4 7 2 6 k G /c m 2 < *[s ] = 50 k G /c m 2 ■ nJ ơ min = 0 ,5 ) , h ì n h 5 - l b . v ỏ h ầ m v ò m h ì n h m ó n g n g ự a đư ợ c c h ia t h à n h 2 lo ạ i: lo ạ i v ò m k ê lê n đ ịa t ầ n g v ả lo ạ i v ò m có đ á y l à c u n g n g ử a , ơ đây c h ỉ đ ề c ậ p đ ế n lo ạ i v ò m k ê lê n đ ịa t ầ n g . 1. Những nội dung chính trong phương pháp tính toán K h i có t ả i t r ọ n g n g o ả i t á c d ụ n g lê n v ò m h ì n h m ó n g n g ự a đ ư ợ c cố đ ịn h đ à n h ồ i, ở v ù n g l â n c ậ n đ ỉn h v ò m b ị v õ n g x u ố n g , tư ờ n g v á c h c h u y ể n v ị v ề p h í a đ ịa 185
  16. t â n g g â y r a p h ả n lự c c ủ a đ ịa t â n g t á c d ụ n g v à o q c u n g v ò m ( h ìn h 5 -5 ) . T r ư ờ n g h ợ p đ ịa t ầ n g y ế u , h ệ số độ c ứ n g f < 1 , 5 , t h ì k h ô n g t h ể x e m l à v á c h đ à n h ồ i đư ợ c. N h ư v ậ y , t a sẽ k h ô n g x é t đ ế n ả n h hư ởng củ a t ả i trọ n g b ị động. z X T ạ i t iế t d iệ n c h â n v ò m h ì n h m ó n g n g ự a k ê lê n đ ịa t ầ n g có lự c t r ư ợ t lớ n c h o n ê n k h ô n g có \ ỉ ^ V V n I ,7 c h u y ể n v ị n g a n g m ả c h ỉ có c h u y ể n v ị đ ứ n g v à v ' F c h u y ể n v ị x o a y ( c h u y ể n v ị gó c) T r ê n h ì n h 5 .5 t a t h ấ y , độ lớ n c ủ a p h ả n lự c đ à n h ồ i t á c d ụ n g v à o m ỗ i t iế t d iệ n được x á c đ ịn h th e o g iả t h iế t c ủ a W i n k l e r v à do lự c n à y p h á t s in h r a lự c t r ư ợ t g iữ a đ ịa t ầ n g v ả vỏ . P h ả n lự c đ ả n h ồ i p .1 v ả lự• c t rư ợ t s.i t ạ• i đ iể m i là : (5 .8 ) T r o n g đó: K - h ệ số k h á n g đ à n h ồ i ở m ặ t s a u tư ờ n g ; ô - c h u y ể n v ị p h á p t u y ế n t ạ i đ iể m i; ỊX - h ệ số m a s á t g iữ a v ỏ v ả đ ịa t ầ n g m ặ t s a u tư ờ n g . B i ể u đồ c ủ a s ứ c k h á n g đ à n h ồ i đư ợ c v ẽ d ự a v ả o 3 đ iể m l ả 2 đ iể m 0 v à đ iể m có g iá t r ị lớ n n h ấ t . V i ệ c x á c đ ịn h v ị t r í đ iể m 0 ở p h ầ n t r ê n l à k h ó , do v ậ y t r o n g g ia i đ o ạ n t h iế t k ế , có t h ể c h ọ n b ở i t iế t d iệ n tư ơ n g ứ n g t ạ i m ặ t n g h iê n g có (p = 4 5 °, c ũ n g có t h ể l ấ y v ớ i t iế t d iệ n có độ lớ n t h ô n g t h ủ y ứ n g v ớ i 0 ,7 l ầ n c h iề u n g a n g t h ô n g t h ủ y lớ n n h ấ t c ủ a v ò m . Đ iể m 0 ở p h ầ n d ư ớ i l à đ iế m c h â n v ò m b ở i lẽ , n h ư t r ê n đ ã c h ỉ rõ đ iể m c h â n v ò m k h ô n g có c h u y ể n v ị n g a n g . Đ iể m có t r ị số lớ n n h ấ t ( lự c k h á n g đ ả n h ồ i) l à đ iể m h , v ị t r í c ủ a n ó đư ợ c x á c đ ịn h b ằ n g t u n g độ H , t ín h t ử đ iể m k h ô n g p h ía t r ê n , s a o c h o H = 0 ,3 3 H k h i c h iề u cao v ò m f > 1v ả H = 0 ,4 H n ế u f < 1 ( c h iề u n g a n g th ô n g th ủ y ). P h ư ơ n g t r ì n h c ủ a b iể u đồ lự c k h á n g đ ầ n h ồ i n h ư s a u : Kô = KSh 1 - (5 .9 ) (a H )2 T r o n g đó: K . ỗ h - T ọ a độ lớ n n h ấ t c ủ a b iể u đồ - g iá t r ị lớ n n h ấ t c ủ a lự c k h á n g đ à n h ồ i. z - K h o ả n g c á c h t ừ đ iể m h đ ế n đ iể m đ a n g x é t . H - C h i ề u d à i c ủ a b iể u đồ lự c k h á n g đ ả n h ồ i ( a .h .B ) . 186
  17. a - Hệ số được l ấ y t h e o b iể u đồ ở phần t r ê n v à p h ầ n d ư ớ i có t ọ a độ lớ n n h ấ t . Ớ v ù n g đồ t h ị p h ía t r ê n l ấ y b ằ n g 1 / 3 h o ặ c 2 / 5 ; ơ v ù n g đồ t h ị p h ía d ư ớ i l ấ y b ằ n g 2 / 3 h o ặ c 3 /5 . L à h ệ cơ b ả n c ủ a v ỏ có d ạ n g h ì n h m ó n g n g ự a c h ịu t á c d ụ n g t ả i t r ọ n g đ ố i x ứ n g v ả l à h ệ đ ố i x ứ n g b ị c ắ t ở đ ỉn h t h à n h t h a n h n g à m c ứ n g có s ự t á c d ụ n g c ủ a ẩ n lự c cơ b ả n Xj v à x 2, đ ò i h ỏ i t a x á c đ ịn h v ị t r í t r u n g t â m đ à n h ồ i t h e o c ô n g t h ứ c s a u v à đư ợ c t h ể h iệ n t r ê n h ì n h ( 5 -6 ) . S/2 f y d S + p ,f J p E .Jĩ Hl c = -* S/2 J C , r n ( 5 .1 0 ) I 1 j p' V ậ y p h ư ơ n g t r ì n h t iê u c h u ẩ n có d ạ n g : X jS u + A,p + p = 0 ( 5 -1 1 ) X2Ô22 + A2p + Pyc = 0 T h a y g iá t r ị c h u y ể n v ị gó c p t ín h đư ợ c t ừ c ô n g t h ứ c ( 5 -4 ) v à o p h ư ơ n g t r ì n h t r ê n v ả s ắ p x ế p l ạ i sẽ đư ợ c p h ư ơ n g t r ì n h t iê u c h u ẩ n s a u : Xj (5U + Pj) + A1P + Pp - 0 ( 5 -lla ) x 2(ô 22 + P iY c ) + A 2pppy c = 0 V ậ y c á c ẩ n lự c cơ b ả n t á c d ụ n g v à o t r u n g t â m đ à n h ồ i 1> + Pp r5 X1 = Sn + Pl ^ 2P + ppy c ( 5 -1 2 ) Xo ^22 + P i y c . C ó t h ể t í n h đư ợ c c á c c h u y ể n v ị g ó c, c h u y ể n v ị đ iể m A.p v à c h u y ể n v ị đ ơ n v ị ô.. g iố n g n h ư t r ư ờ n g h ợ p c u n g v ò m t h o ả i. T u y n h iê n , t r o n g t í n h t o á n v ỏ h ì n h m ó n g n g ự a k h á c v ớ i vỏ c u n g t h o ả i ở c h ỗ p h ả i đ ồ n g t h ờ i x é t đ ế n ả n h h ư ở n g c ủ a t ả i t r ọ n g b ị đ ộ n g v à t ả i t r ọ n g c h ủ đ ộ n g . T ứ c lầ : ^ 1P - ^ ÌP + ^2P - ^2P + ^2P Pp = Pp + Pp ( 5 -1 3 ) Mp = Mp + m ; Np=Np+n ; j 187
  18. Xj = Xj + x" và (5 -13a) x„ = X o + xó T r o n g đó : S ố h ạ n g t h ứ n h ấ t l à t ả i t r ọ n g c h ủ đ ộ n g - g iá t r ị á p lự c đ ấ t , t ự t r ọ n g v ò m ,... S ố h ạ n g t h ứ h a i l à t ả i t r ọ n g - g iá t r ị lự c k h á n g đ à n h ồ i v ả lự c trư ợ t. - T ì m c h u y ể n v ị t ạ i đ iể m h có lự c k h á n g đ ả n h ồ i lớ n n h ấ t : C h u y ể n v ị lớ n n h ấ t b iể u t h ị b ằ n g c ô n g t h ứ c : = ^hP + X l ^ h l + X 2^ h 2 + ^ h 3 ( 5 -1 4 ) T r o n g đó : A hp, ôh l, ôh2 - c h u y ể n v ị t ạ i đ iể m h d o n g o ạ i lự c v à ẩ n lự c X1 v à x 2 t ín h t h e o cô n g th ứ c: ^ . t e ĩ t d s - K d s hl 0J E J ' EJ 5i2j Ị ỉ ầ E i ắs J ị ĩ ^ d s i EJ > EJ ( 5 -1 5 ) 8 h P = s| M ^ d S = s| - ^ Ả ( ì EJ J EJ T r o n g đó : S1 - độ d à i t h e o p h ư ơ n g t r ụ c t í n h t ừ đ iể m h đ ế n t iế t d iệ n c h â n v ò m yl - c h iề u c a o t í n h t ừ t r ọ n g t â m c ủ a t iế t d iệ n đ a n g x é t ở d ư ớ i đ iể m h đ ế n p h á p t u y ế n v ớ i đ iể m b A hp - c h u y ể n v ị n g a n g t ạ i đ iể m h p h á t s in h do g ó c x o a y p c ủ a đ iể m c h â n v ò m , c ụ th ể : Ahp = p h a sin 9 = P yicv (5-16) T r o n g đó : - k h o ả n g c á c h g iữ a đ iể m h v à c h â n v ò m ; q - g ó c g iữ a đ o ạ n t h ẳ n g h a v à p h á p t u y ế n c ủ a đ iể m h ; y icv - k h o ả n g c á c h t ử đ iế m c h â n v ò m đ ế n đ ư ờ n g v u ô n g g ó c v ớ i p h á p tu yế n dự ng tạ i h. Đ ộ lớ n p'p, x 'ì, x 2, M p v ả N p có t h ể x á c đ ịn h d ễ d à n g n h ờ c á c c ô n g t h ứ c ( 5 - 1 5 , 5 - 1 6 v à 5 -1 4 ) . S a u k h i x á c đ ịn h đư ợ c đ ộ lớ n c ủ a lự c t r ư ợ t t a t ín h n ộ i lự c t ạ i c á c t iế t d iệ n b ấ t k ì c ủ a v ỏ t h e o c ô n g t h ứ c ( 5 -6 ) v à k iể m t r a l ạ i th e o c ô n g t h ứ c ( 5 -7 ) . 188
  19. C á c c ô n g t h ứ c d ù n g k iể m t r a độ c h ín h x á c c ủ a q u á t r ì n h t í n h t o á n . + C ô n g t h ứ c k iể m t r a t h ứ n h ấ t : S/2 ( 5 - 17 ) EJ + C ô n g t h ứ c t h ứ h a i: s/r2 M j ^ d S + Ị3 = 0 ( 5 -1 7 a ) EJ + C ô n g t h ứ c k iể m t r a g iá t r ị c ủ a ôh: M y idS py,cv ( 5 -1 7 b ) EJ + T r o n g đó: M - m ô m e n tro n g vòm . V iệ c t ín h t o á n n h ư t r ê n có r ấ t n h iề u q u á t r ìn h t íc h p h â n , ch o n ê n t h ô n g th ư ờ n g t r o n g q u á t r ìn h t ín h t o á n t h iế t k ế d ù n g c á c h t ổ n g h ợ p t ừ n g g iá t r ị. S a u đ â y , g iớ i t h iệ u c ụ t h ể p h ư ơ n g p h á p v à t r ìn h t ự t ín h t o á n . 2. Bài toán M ộ t đ ư ờ n g h ầ m d ẫ n nư ớ c k h ô n g á p lự c có t iế t d iệ n t h ô n g t h ủ y 4 x 4 m , được đ à o t r o n g t ầ n g đ á m a c n ơ có đ ộ c ứ n g b ì n h th ư ờ n g f = 2 . H ã y t ín h t o á n v ỏ h ầ m h ìn h m ó n g n g ự a có d ạ n g t iế t d iệ n t h ể h iệ n t r ê n h ì n h 5 -7 . Bải giải: 1. X á c đ ịn h c á c k íc h th ư ớ c h ì n h họ c: D ù n g bê tô n g m á c M 1 5 0 # 0.80 l à m v ỏ h ầ m . T ì m đư ợ c 7° “ 0 ,1 Hình 5-7. cấu tạo vỏ hầm và sơ đồ tải trọng 0 189
  20. ứ n g v ớ i f = 2 t r ê n h ì n h 5 - 2 . C h i ề u d à y c ủ a t iế t d iệ n đ ỉn h v ò m l ả d = 0 , 1 x 4 = 0 ,4 m . T ă n g c h iề u d à y t iế t d iệ n d ầ n d ầ n t ử đ ỉn h v ò m x u ố n g c h o tớ i đ ộ d à y đ ạ t l , 2 5 d = 0,5 m (h ìn h 5-7). Vì đ ịa tầ n g n ề n cứng cho n ên chọn k ế t cấu đ áy b ằ n g b ê tô n g d à y 0,2m , c h â n vòm cắm s â u so với n ề n h ầ m 0,6m v ả có ch iều d ày 0,8m . 2 . X á c đ ịn h t ả i t r ọ n g T ải trọ n g tá c d ụ n g vỏ h ầ m h ìn h m óng n g ự a n ày, gồm có: - T ả i t r ọ n g c h ủ đ ộ n g l à đ ịa á p , tự t r ọ n g c ủ a v ỏ v à á p lự c n ư ớ c b ê n t r o n g h ầ m . - T ả i t r ọ n g b ị đ ộ n g l ả lự c k h á n g đ ả n h ồ i t á c d ụ n g v à o b ề m ặ t lư n g v ò m v ả lự c t r ư ợ t d o n ó g â y r a . Đ ộ lớ n c ủ a đ ịa á p t h e o t ín h t o á n v à t h í n g h iệ m l à q = 5 T / m 2. C á c t ả i t r ọ n g k h á c x ác đ ịn h tạ i các đ iể m tư ơ ng ứng. H ệ số đối k h á n g K tạ i m ặ t lư n g vỏ d ù n g để tín h lực k h á n g đ ả n hồi th e o công th ứ c (3-7) K =— = = - 130 = 5 0 k G /cm 3 = 5.103T / m 3 r i +d — + 0 ,5 2 2 H ệ số k h á n g đ ả n h ồ i K j t ạ i t iế t d iệ n c h â n v ò m ( đ á y c u n g v ò m ) t ín h t h e o c ô n g th ứ c (3-8). K hi k h ả o s á t lm ch iều dài đường h ầ m , d iện tích đồ th ị k h á n g đàn hồi p h â n bố th e o m ặ t v á c h vớ i F = 3 , 7 m 2, d iệ n t íc h đ á y c u n g v ò m F 1 = 0 ,8 m 2 ( h ìn h 5 -7 ) . V ậ y : Kj =K p - = K ễ ĩ =2,15K 1 V F1 V o ,8 X é t đ ế n s ự a n t o à n v ề cư ờ n g độ l ấ y = 2 K = 1 0 0 k G / c m 2. 3 . X á c đ ịn h n ộ i lự c Đ e tiệ n x em x é t t a vẽ n ử a cung vòm có tỉ lệ 1:20 v ả ch ia đường trụ c c ủ a cung t h ả n h 8 p h ầ n b ằ n g n h a u , m ỗ i đ o ạ n ( n ê m ) d à i A S = 0 ,7 3 m , c á c c h ỉ số h ì n h h ọ c c ủ a tử n g đ o ạ n g h i ở b ả n g 5-7. S a u k h i t ìm đ ư ợ c t r u n g t â m q u á n t ín h c th e o c ô n g t h ứ c ( 5 - 1 0 ) t iế n h à n h g i ả i các b iể u th ứ c tíc h p h â n tro n g đó b ằ n g cách tổ n g hợp các số liệ u của từ n g h ả m số p h i tíc h p h â n ở công th ứ c (5-7). Việc g iải q u y ế t các tíc h p h â n , th ư ờ n g b ằ n g phương p h áp g ầ n đ ú n g của X im xon hoặc C otex. M u ố n vậy, d ạ n g cong trơ n của k ế t cấu được th a y b ằ n g d ạn g g ấ p k h ú c, độ cứ ng c ủ a m ồi đ o ạ n lấ y k h ô n g đổi v à b ằ n g độ cứng của tiế t d iện giữa đoạn. T ải 190

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản