Nghiên cứu thiết kế và thi công công trình ngầm đô thị: Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách "Cơ sở thiết kế và thi công công trình ngầm đô thị" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Tính toán kết cấu công trình ngầm đô thị, các hệ thống kỹ thuật trong công trình ngầm đô thị, xây dựng công trình ngầm đô thị bằng phương pháp hở, xây dựng CTNĐT bằng phương pháp ngầm, bảo vệ môi trường trong xây dựng và khai thác CTNDĐT.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế và thi công công trình ngầm đô thị: Phần 2 Chương V TÍNH TOÁN K ẾT CÂU CÔNG TRÌNH NGẦM ĐÔ THỊ 5.1. N GUYÊN TẮ C CHUNG Kết cấu CTNĐT chịu tác dụng của các ngoại tải khác nhau. Đặc điểm phân bô và cưòng độ của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chiều sâu chôn móng, điểu kiện địa chất công trình, đặc điểm xây dựng đô thị và giao thông trên mặt đất, công nghệ thi công. Các dạng tải trọng có thể được chia ra loại thường xuyên, tạm thời (dài hạn, ngắn hạn). - Cúc tủi trọng thườììg .xuyên hao gồm: Trọng lượng bản thân CTNĐT, trọng lượng các lớp áo đường và các mạng kỹ thuật, áp lực đất và nước cũng như tải trọng do trọng lượng nhà và công trình lân cận hố đào ngầm gây nên, lượng ứng suất trước của cốt thép. Tải trọng bản thân kết cấu được coi là phân bố đều trên mái CTNĐT. Nếu trọng lượng riêng của các kết cấu không quá 5% áp lực đứng tính toán thì tác động của chúng có thể không cần xét đến. - Tải trọng tạm thời .xuất hiện do các phương tiện giao thông chuyên động trên CTNĐT, một số loại tải trọng xuất hiện trong giai đoạn thi công. Đặc tính tạm thời còn do tác dụng của các yếu tố sau gây nên: dao động nhiệt độ, trương nở đất và các tác động đặc biệt (động đất, va đập v.v...), hoặc do sự cố nào đó gây nên. Tất cả các loại tải trọng có thể tác dụng lên CTNĐT đồng thời hoặc vào các thời điểm khác nhau. Các tổ hợp tải trọng khác nhau gây nên các trạng thái ứng suất khác nhau trong kết cấu. Để tính toán kết cấu ngầm cần tìm ra tổ hợp tải trọng bất lợi nhất (cơ bản và đặc biệt). Tổ hợp cơ bản bao gồm các tải trọng thường xuyên và các tải trọng tạm thời do các phương tiện giao thông gây nên, kê cả các tải trọng khai thác và xây dimg tạm thời. Tổ hợp dặc biệt bao gồm các tải trọng thường xuyên và tạm thời của tố hợp cơ bán và các tác động đặc biệt. Đưa các tải trọng này hay tải trọng khác vào tổ hợp cơ bán hoặc tổ hợp đặc biệt mang tính chất quy ước và phụ thuộc vào tình hình cụ thế, trong đó cùng một tải trọng có thê nằm trong tổ hợp đặc biệt và cơ bản. Trong nhiều trường hợp, tính toán được tiến hành theo tổ hợp tải trọng cơ bản và kiểm tra cho tổ hợp đặc biệt. 156 Kết cấu CTNĐT được tính toán theo các trạng thái giới hạn (khả năng chịu lực, biến dạng và mở rộng vết nứt) tương ứng với các tiêu chuẩn hiện hành. Kết cấu dạng tuyến được tính toán theo điều kiện biến dạng phẳng. Nếu kích thước các mặt cắt ngang tương đương với chiều dài công trình, ngoại tải thay đổi nhiều theo chiều dài hoặc nền xuất hiện độ lún không đều thì cần giải bài toán không gian. Khi thiết kế kết cấu CTNĐT thường sử dụng phương pháp tính toán gần đúng theo tải trọng cho trước kết hợp với các phương pháp cơ học kết cấu. Trong đó, đầu tiên xác định tất cả các tải trọng chủ động tác dụng lên vỏ công trình, sau đó tính toán chúng như hệ thanh có xét đến hoặc không xét đến phản lực đàn hồi của đất. Phương pháp này tính toán đơn giản nhưng có nhược điểm cơ bản là không tính hết các điều kiện tác động tương hỗ thực tế của vỏ hầm với khối đất xung quanh. Các phương pháp tính toán dựa trên lời giải của các bài toán tiếp xúc theo lý thuyết môi trường liên tục, sử dụng lý thuyết đàn hồi, đàn dẻo hoặc cân bằng giới hạn cho kết quả sát với thực tế hơn. Trong đó, trạng thái ứng suất của kết cấu ngầm và khối đất được xác định từ điều kiện kết hợp chuyển vị của vỏ công trình và chu tuyến hầm đào. Nội lực trong vỏ công trình có thể nhận được bằng phương pháp cơ học kết cấu. Tự động hoá quá trình tính toán bằng cách sử dụng máy tính điện tử giảm độ khó nhọc rất nhiều và nhanh chóng nhận được kết quả cần tìm. Trong đó, có thể xét được nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc tĩnh của kết cấu, tăng độ chính xác của kết quả tính toán v.v. Tất cả tải trọng nằm trong tổ hợp cơ bản và đặc biệt là những tải trọng tiêu chuẩn. Tương ứng với các tiêu chuẩn hiện hành, tính toán tĩnh học của CTNĐT được tiến hành theo tải trọng tính toán, giá trị của chúng xác định bằng cách nhân giá trị tiêu chuẩn với hệ số vượt tải tương ứng. Rp = R|_ikị (5.1) Trong đó: Rp - tải trọng tính toán; Rpi - tải trọng tiêu chuẩn; kị - hệ số vượt tải. Hệ số vưọt tải kị được chia nhỏ cho từng loại tải trọng cũng như cho từng tổ hợp tải trọng. Đối với cùng loại tải trọng trong giới hạn nhất định của đường ngầm, các hộ số vưọt tải được lấy như nhau. Hệ sô vượt tải đối với một sô tải trọng thường xuyên cho trong bảng 5.1. Các hệ sô tổ hợp tải trọng cần lấy tương ứng với TCVN 2737 - 1995 tải trọng và tác động, có thể tham khảo XNIP 2.01.07 - 85*. 157 Bảng 5.1. Các Hệ số vượt tải ki Các loại tải trong ki Tải trọng thường xuyên - Đứng từ trong lượng toàn bộ khối đất trên CTNĐT + Trong điều kiện kiến tạo tự nhiên u + Đất đắp 1,15 - Nằm ngang 1,3(0,9) - Đứng từ áp lực Mohr khi tạo vòm cho các đất: + Đá 1,6 + Sét 1,5 + Cát và hạt lớn 1,4 - Áp lực ngang khi tạo vòm 1 ,8( 1 ,2 )* - Đứng từ áp lực đất từ khối trượt 1,8 - Ngang từ áp lực đất ...