RC, SFRC va gibrid segmentli astar dizaynlarining raqamli tadqiqotlari
Tunnel miqyosidagi beton qoplamali konstruksiyalarning ishlashini o'rganish va ularni an'anaviy temir-beton qoplama konstruktsiyalari bilan taqqoslash uchun turli xil temir-beton qoplama konstruktsiyalari batafsil 2D modellari, shu jumladan grout qatlamlari va alohida tunnel qoplama segmentlari yordamida alohida tahlil qilindi. javob. Buning uchun etalon tunnel loyihasi aniqlandi (qoplama chuqurligi 20 m, qum poydevori, lateral tuproq bosimi koeffitsienti 0.5), bunda astarga yuklanish texnologik jarayon bilan aniqlandi. yo'naltirilgan tunnel simulyatsiyasi (batafsilroq 6.4.1-bo'limga qarang) (barqaror holatda). Tahlil ruxsat etilgan kengligi 0,2 mm dan oshib ketgan maksimal yoriq ochilishi bilan hisoblangan chidamlilikka qaratilgan. Temir-beton qoplama segmentlari minimal armatura bilan (yuqori kuchlanishli joylarda qo‘shimcha 10-10 C po‘lat bar), 60 kg/m3 60 mm an’anaviy mustahkamlikdagi ilgak tolali po‘lat tolali temir-beton qoplama segmentlari, va gibrid mustahkamlash tahlil qilindi Astar segmentlari (125 mm po'lat tolali beton chiziqlar va 200 mm uzunlikdagi po'lat tolali beton ustki qopqoqlar). SFRC va RC qoplama segmentlarining umumiy po'lat massasi o'xshash (taxminan 260 kg / segment), gibrid qoplama segmenti esa 65% kamroq po'latdan (92 kg / segment) foydalanadi. Simulyatsiya 2,5 N/mm2 konstruktiv kuchlanish kuchiga ega C40/50-navbatli beton yordamida amalga oshirildi. SFRCni o'z ichiga olgan dizaynlar uchun tolalar izotropik yo'nalishga ega deb taxmin qilinadi. Elyaf va an'anaviy qattiqlashtirilgan segmentlarda turli xil xavfsizlik tushunchalarini taqqoslash va chiziqli bo'lmagan chekli elementlar tahlilini adabiyotda topish mumkin.
Odatdagi yuklar ostida oddiy beton segmentli qoplamalarda katta yoriqlar paydo bo'lmaydi. Shu bilan birga, ikkita potentsial nosozlik rejimi mavjud: tonoz qismida minimal normal kuch (1375 kN / m) va maksimal egilish momenti (329 kNm / m) kuzatilgan, bu esa egiluvchan yoriqlarga olib kelishi mumkin. Maksimal kuchlanish kuchlanishi 1943 kN / m normal kuch va 217 kNm / m egilish momenti tufayli uzunlamasına bo'g'inda 78 gradus yaqinida sodir bo'ladi. Bu segmentlangan burchaklarning sinishiga olib kelishi mumkin. Ushbu kuzatishlar asosida dizayn maqsadlari uchun ikkita yuk holati yaratildi. Bükmeye duchor bo'lgan tonoz qismini loyihalash uchun yuklar o'zgartiriladi, natijada egilish momenti 1,5 barobar ortadi va normal kuch 0,5 marta kamayadi. Ezilish sodir bo'lishi mumkin bo'lgan uzunlamasına bo'g'inlar atrofidagi dizaynlar uchun kuchlanish uzatilishini oshirish va bo'g'inlarning aylanishini saqlab turish uchun normal kuch va egilish momentini 1,5 marta oshiring.
Yuk ko'rinishi: egilish
Barcha astar dizaynlarining yoki mustahkamlash sxemalarining egilish yuklash sharoitlariga munosabati. Tonoz segmentining faqat egilish reaktsiyasi ko'rsatilgan, chunki bu eng katta yoriqlar kuzatiladigan maydon. Bundan tashqari, faqat yoriq kengligi ko'rsatilgan. Astar tizimi shikastlanmagan va yuk ko'taruvchi tuzilma sifatida ishlashda davom etgan. Shuning uchun, bu holatlarning birortasini tanlashni cheklovchi yagona omil - bu chidamlilik chegarasi holati uchun loyihaning maxsus talablaridan (taxminan 0,2 mm) oshmasligi mumkin bo'lgan prognoz qilingan yoriq kengligi.
Kutilganidek, oddiy beton qoplamali halqa (PC) eng katta egilish yoriqlarini ko'rsatdi, asosiy yoriqlar tunnel qoplamasining yuqori qismining ichki chetida sodir bo'lib, bu erda maksimal egilish momenti taxmin qilinadi. Shunisi e'tiborga loyiqki, ShK sxemasi segmentning ishdan chiqishiga olib keladigan yagona global yoriq emas, balki ko'p yoriqli xatti-harakatni (siqish normal kuchlari tufayli) ko'rsatadi. Temir-beton segmentlari temir-beton segmentlarga o'xshash javobni ko'rsatdi, asosiy farq shundaki, yoriqlar naqshlari muntazamroq edi. Kompyuter segmentlarida bo'lgani kabi, ma'lum bir nuqtada qo'llaniladigan egilish momentiga ko'proq yoki kamroq mos keladigan yoriq o'lchamlarini bashorat qilish o'rniga, R segmentlarida kuzatilgan yoriq o'lchamlari ko'proq yoki kamroq o'xshashdir, bu po'lat barlarning Crack reaktsiyasi bo'ylab samarali harakatlanishini ko'rsatadi. bar uzunligi uchun cheklovlar. Temir-beton uchastkasida prognoz qilingan maksimal yoriq kengligi 0,158 mm ni tashkil qiladi, bu xizmat ko'rsatish chegarasida ko'rsatilgan 0,2 mm dan kamroq chidash mumkin bo'lgan chegarada. Yaxshiyamki, SFRC segmentlari yoriqlar kengligini kamaytirishda eng samarali bo'lgan. Har ikkala mustahkamlash varianti xizmat ko'rsatish chegarasidan sezilarli darajada pastroq yoriqlarga olib keladi va shuning uchun samarali mustahkamlovchi dizaynlardir. Gibrid mustahkamlash sxemasiga ko'ra, SFRC ning to'liq qismli bükme ko'rsatkichlari biroz yaxshiroq (0.112 mm va 0.142 mm). Bu yoriq kengligining taxminan 25% ga oshishiga to'g'ri keladi, SFRC ning umumiy qisqarishi esa 75% ni tashkil qiladi.
Yuk ko'rsatkichi: uzunlamasına bo'g'inlarda chayqalish
Barcha astar konstruksiyalari yoki mustahkamlash sxemalarining siqilgan yuk ostidagi munosabati 5.28-rasmda ko'rsatilgan. Eng katta chipping yoriqlari halqaning yuqori qismidan soat yo'nalishi bo'yicha o'lchangan tunnelning yuqori qismidan 78 daraja uzunlamasına bo'g'inda sodir bo'ldi. Umuman olganda, maksimal yoriq kengligining taxmin qilingan tendentsiyalari egilish variantiga o'xshash. Biroq, parchalanish holatida SFRC yoriqlar kengligini kamaytirishda samaraliroq ekanligini isbotladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, temir-betonni loyihalashda ko'zda tutilgan minimal po'lat yorilish qarshiligi toleranslardan oshib ketadigan yoriqlar shakllanishiga to'sqinlik qilish uchun etarli emas. Bu SFRC yoriqlarga qarshi turish uchun RC dan ko'ra ko'proq mos ekanligini ko'rsatadi. Gibrid mustahkamlash sxemalarining samaradorligini an'anaviy temir-beton konstruktsiyalarga qaraganda yaxshiroq va odatdagi xizmat ko'rsatish chegaralaridan pastroq bo'lgan yuqori temir-beton qopqoq uzunliklaridan foydalanish orqali oshirish mumkin. Yoriqlar po'lat tolali qatlamdan tashqarida boshlanadi va po'lat tolali qatlam qopqog'i faqat yoriqning keyingi rivojlanishini cheklashi mumkin. Optimal SFRC qopqog'i uzunligini baholash uchun optimallashtirish algoritmidan foydalanish mumkin.
