Расчет ширины раскрытия трещин в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей

Ширину раскрытия трещин a_crc, мм, в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей следует рассчитывать по формуле

, (8)

где a – коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости скального грунта, сложенного из блоков, и принимаемый в зависимости от модуля трещиноватости M_q: а = 1 при M_q ³ 5; а = 2 при M_q £ 1. В интервале 1 £ M_q £ 5 значения а принимаются по интерполяции;

b – коэффициент, принимаемый для центрально- и внецентренно растянутых элементов – 1, 2, для внецентренно сжатых и изгибаемых элементов – 1;

h – коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля – 1, при гладкой арматуре – 1, 4;

s_s – напряжение в растянутой арматуре без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения, МПа;

s_{s о} – начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона: для конструкций, находящихся в воде, s_{s о} = 20 МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, s_{s о} = 0;

m – коэффициент армирования сечения, принимаемый равным , но не более 0, 02 (здесь А_s – необходимая площадь сечения арматуры, определяющая согласно обязательному приложению 1 или принимаемая в соответствии с п. 4.19);

d – диаметр стержней арматуры, мм.

Напряжения в растянутой арматуре s_s, МПа, следует определять по формулам:

для изгибаемых элементов

, (9)

для центрально растянутых элементов

, (10)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

, (11)

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

для более растянутой арматуры

; (12)

для менее растянутой арматуры

, (13)

где M_n, N_n – нормативные изгибающий момент и продольное усилие, определяемые в соответствии с обязательным приложением 1 (по стандартным программам);

z – плечо внутренней пары сил, принимаемое по результатам расчета сечения на прочность;

h _o – рабочая высота сечения;

е_t – расстояние от центра тяжести площади сечения растянутой арматуры до продольной силы N_n;

е_с – расстояние от центра тяжести площади сечения сжатой арматуры до продольной силы N_n.

Определяемая расчетом ширина раскрытия трещин должна быть не более величин, приведенных в табл. 7.

Примечание. В формуле (11) знак " +" принимается при внецентренном растяжении, знак " –" – при внецентренном сжатии.

Приложение 3

Обязательное

Расчет величины фильтрационного расхода воды из напорного туннеля

1. Допустимость величины фильтрационного расхода воды Q, л/с× см, отнесенного к 10 м разности внутреннего и внешнего напоров воды, надлежит определять по формуле

, (1)

где k_crc – коэффициент водопроницаемости трещин в обделке (рас­ход воды, см³/с через 1 см трещины, при градиенте напора, равном 1), определяемый по формуле

; (2)

n_crc – количество трещин в обделке: бетонной – n_crc = 0, 0628 r_е; железобетонной – ;

m – коэффициент армирования сечения обделки;

d – диаметр арматуры, см;

r_е – наружный радиус обделки, см;

k – коэффициент фильтрации грунта, см/с;

M_f – модуль формы, характеризующий геометрическое соотношение между элементами зоны фильтрации и определяемый по формуле

; (3)

r_f – радиус области фильтрации, принимаемые по опытным данным, а при их отсутствии – равным двойной глубине заложения туннеля, см;

Q_adm – допускаемая величина фильтрационного расхода воды, отнесенная к единице разности внутреннего и наружного давлений и определяемая на основании технико-эко­но­ми­чес­ких расчетов. Для предварительных расчетов допускается принимать: Q_adm = 1 л/с на 1000 м² поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров – при разности внутреннего и наружного напоров 100 м и менее; Q_adm от 0, 3 до 0, 5 л/с на 1000 м² поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров – при разности внутреннего и наружного напоров свыше 100 м.

2. Абсолютную величину фильтрационного расхода воды из туннеля Q_abs, л/с, следует определять по формуле

, (4)

где l – длина туннеля, см.

3. Для снижения фильтрационного расхода воды из туннеля следует предусматривать применение специальных покрытий на основе полимерных вяжущих материалов, укрепительную цементацию и другие конструктивные мероприятия.

Приложение 4

Справочное

Основные буквенные обозначения