Подземное сооружение

 

Изобретение относится к промышленному и транспортному строительству / и м.б. использовано при устр-ве водоводов и туннелей, подземных емкостей для хранения жидких и газообразных материалов. Цель - уменьшение уровня растягивающих и сжимающих напряжений в корпусе. Подземное сооружение включает корпус (К) 1 кольцевого сечения и трапецеидальные элементы (ТЭ) 2, расположенные с внутренней стороны К 1 по его вертикальной оси и с наружной стороны К 1 по его горизонтальной оси. Боковые поверхности первых из ТЭ 2 сходятся с внутренней

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 51> а Е 21 И 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) . 4031692/22-03 (22) 03.03.86 (46) 23. 12.88. Бюл. Ф 47 (75) Б.А. Наторхин (53) 622.281(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1229355э кл Е 21 9 11/00э 1984 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1229357, кл. E 21 D 11/04, 1984. (54) ПОДЗЕМНОЕ СООРУЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к промышленному и транспортному строительству

„„SU, 144 31 и м.б, использовано при устр-ве водоводов и туннелей, подземных емкостей для хранения жидких и газообразных материалов. Цель — уменьшение уровня растягивающих и сжимающих напряжений в корпусе. Подземное сооружение включает корпус (К) 1 кольцевого сечения и трапецеидальные элементы (ТЭ) 2, расположенные с внутренней стороны К 1 по его вертикальной оси и с наружной стороны К 1 по его горизонтальной оси. Боковые поверхности первых из ТЭ 2 сходятся с внутренней

1446319

10 стороны К 1, а боковые поверхности других " с наружной. Внутри ТЭ 2, расположенных на вертикальной оси, выполнены трубопроводы, имеющие компенсаторы перемещений и соединяющие внутреннюю полость 5. Последняя служит для размещения подпружинивающего материала. Со стороны суженной поверхности каждого ТЭ 2 выполнена наружная полость 6, которая может быть заполнена высокодеформируемым материалом, Наклон боковых поверхностей

Изобретение относится к промышленному и транспортному строительству, касается возведения под слоем грунта сооружений кольцевого сечения, и может быть использовано при устройстве водоводов и туннелей, подземных емкостей для хранения жидких и газообразных материалов и тому подобных сооружений, Цель изобретения — уменьшение уровня растягивающих и сжимающих напряжений в корпусе.

На фиг, 1 показан корпус подземного сооружения (водовода), поперечное сечение; на фиг, 2 — узел I на фиг, 1.

Подземное сооружение включает корпус 1 кольцевого сечения, находящийся под слоем грунта, и по крайней мере четыре трапецеидальных элемента 2, попарно расположенные сверху и снизу на вертикальной оси корпуса в пределах контура корпуса и с боковых сторон корпуса на его горизонтальной оси. Трапецеидальные элементы, расположенные на вертикальной оси корпуса, примыкают к внутренней образующей корпуса, а их боковЫе поверхно30 сти сходятся с внутренней стороны корпуса, Трапецеидапьные элементы, расположенные на горизонтальной оси корпуса, примыкают к наружной образующей корпуса, а их боковые поверхности сходятся с наружной стороны 35 корпуса.

Внутри трапецеидальных элементов, расположенкых на вертикальной оси, ТЭ 2, находящихся на вертикальной оси К 1, выполнен более крутым по отношению к ТЭ 2, находящимся на горизо::тальной оси К 1. Площади ТЭ 2 в контакте с полостью выполнены равными. При равном наклоне боковых поверхностей ТЭ 2 площадь ТЭ 2, находящихся на вертикальной оси К 1 в контакте с полостью, выполнена отличной от площади ТЭ 2, находящихся на горизонтальной оси К 1. 2 з.п, ф-лы, 2 ил. и по линии их радиальной оси выполнены трубопроводы 3, снабженные: компенсаторами 4 перемещений и соединяющие внутреннюю полость 5 с полезным объемом корпуса. Компенсаторы 4 перемещений, являющиеся частью трубопровода, служат для обеспечения неразрывности трубопровода при перемещениях трапецеидальных элементов относительно корпуса. Внутренняя полость 5 служит как для элементов, расположенных на вертикальной оси, так и для элементов, расположенных на горизонтальной оси корпуса, для размещения подпружинивающего материала. Дпя всех четырех элементов эта полость расположена с уширенной стороны тангенциальной поверхности. Со стороны суженной поверхности каждого элемента оставлена наружная полость

6, причем для элементов, расположенных на вертикальной оси корпуса, она размещена между элементом и внутренней образующей корпуса, а для элементов, расположенных на горизонтальной оси — между элементами и наружной образующей корпуса. Полость 6 может быть заполнена высокодеформируемым материалом или же быть полой.

Со стороны наружной образующей корпуса 1 и по сопряжению с уширенной поверхностью трапецеидального элемента, лежащего на горизонтальной оси корпуса, размещен 1внешний защитный слой 7, служащий для формирования полости 6 с внешней стороны корпуса.

Формирование полости 6 для элементов, 50

14463 расположенных на вертикальной оси корпуса, может быть обеспечено внутренней облицовкой 8 корпуса.

Предлагаемое сооружение может бьггь возведено как под насыпным грунтом, так и в среде естественного грунта.

При возведении сооружения под насыпным грунтом в варианте, например, водовода предварительно подготавли- 10 вают трассу будущего сооружения и основание под его корпусом. Формирование корпуса 1 осуществляют последовательно сопрягающимися кольцами вдоль трассы сооружения. Длина коль- 15 ца определяется температурными напряжениями в бетоне и выбранной технологией укладки бетона. Перед установкой первого кольца устанавливают опалубку для его нижней части, вы- 20 полненную, например, в виде скользящей разъемной секции контура по внешней образующей корпуса. Укладку бетона осуществляют в установленную секцию до уровня нижних отметок про- 25 ектного положения трапецеидального элемента 2, находящегося на вертикальной оси корпуса в его нижней части.

Трапецеидальные элементы 2 как 30 для вертикальной оси корпуса, так и для его горизонтальной оси могут быть выполнены предварительно на строительной площадке. Для этого используют металлическую опалубку, а сами элементы изготавливают из бетона или железобетона с облицовкой их боковыхповерхностей металлическим листом или без облицовки. Геометрические параметры трапецеидальных эле- 40 ментов 2 назначают в зависимости от условий силового воздействия на корпус со стороны грунта и возможности желаемого напряжения корпуса в связи с тем, что при выбранной интенсивности подпружинивания материала в примыкающей к элементу полости

1акие элементы будут создавать заданный по величине эффект расклинивания. Радиальный габарит каждого элемента назначают в соответствии с простностными свойствами материала элемента и теми расчетными тангенциальными напряжениями, которые необходимо создать для преднапряжения корпуса. Габарит элемента в тангенциальном направлении назначают в соответствии с возможностью создать на него необходимое давление со сто19

4 роны подпружиниваюшего материала, чтобы в сочетании с выбранным углом наклона боковых образующих трапецеидального элемента было создано желаемое расклинивание корпуса. Толщину корпуса в радиальном направлении по его вертикальной и горизонтальной оси назначают с учетом того, чтобы эпюра тангенциальных напряжений по указанным осям для расчетных случаев силового воздействия на сооружение была максимально приближена к прямоугольной.

При изготовлении трапецеидальных элементов 2, которые впоследствии будут находиться на вертикальной оси корпуса, предусматривают устройство в них одного или нескольких трубопроводов 3 с компенсаторами 4 перемещений. Установку их осуществляют„ таким образом, чтобы они были размещены симметрично относительно центра тяжести элемента и по его радиальной оси. Расстояние между трубопроводами вдоль продольной оси сооружения назначают из предпосылки того, чтобы впоследствии они обеспечивали заполнение подпружинивающей средой внут.ренней полости 5, находящейся между корпусом и трапецеидальным элементом. Для облегчения заполнения по- лости 5 на начальных этапах уширенную тангенциальную поверхность трапецеидального элемента 2 выполняют с выступами и сообщающимися выемками, причем со стороны этой поверхности элемента трубопровод 3 размещают таким образом, чтобы он был заподлицо с плоскостью выемки. С другой суженой стороны элемента трубопровод 3 выходит за пределы элемента и снабжен выполненным в виде например, сильфона из металла или синтетического материала компенсатором

4 перемещений трубопровода 3. Дальнейшие габариты компенсатора 4 перемещений назначают таким образом, чтобы он мог быть размещен в наружной полости 6 трапецеидального элемента 2, находящейся. между трапецеидальным элементом и образующей внутреннего объема корпуса.

Трапецеидальные элементы, устанавливаемые впоследствии на горизонтальной оси корпуса, изготавливают без трубопроводов, однако их уширенные тангенциальные поверхности вы5 14463 полняют с такими же выступами и выемками.

Для предотвращения заполнения бе- тоном выемок на уширенной поверхно5 сти элемента, что может иметь место при дальнейшем формировании корпуса, может быть создан блок из тонкого металлического листа, который крепится к элементу со стороны уширенной 1О поверхности фиксирующими шпонками, разрываемыми впоследствии при перемещении элемента от воздействия подпружинивающего материала. Одна сторона этого блока перекрывает уши- 15 ренную поверхность трапецеидального

I элемента, а две другие — боковые поверхности перекрывают по плоскости боковой поверхности элемента наружную полость 6, для чего они выпол- 20 иены с соответствующим припуском. Эти листы снаружи снабжены анкерными узлами, которые, будучи уложенными вместе с трапецеидальными элементами в проектное положение и забетонирован- 25 ными, создают профиль--ниши для трапецеидального элемента.

При монтаже блока из металлического листа на трапецеидальном элементе контакт между бпоком и элементом 30 может быть заполнен антифрикционным материалом, например компаундом на основе минеральных масел.

С использованием секции скользящей опалУбки, выполненной для внУт- 35 ренней образующей корпуса при отсутствии для будущего сооружения внутренней металлической облицовки или же с использованием секции внутренней облицовки, что может иметь 4g место при использовании будущего сооружения в варианте, например, напорного водовода, осуществляют формирование нижней части корпуса.

45 о Формирование следующих по высоте частей корпуса может быть осуществлено одновременно с подсыпкой грунта.

При укладке трапецеидальных элементов, находящихся на горизонтальной 5О оси корпуса, в качестве внешней опалубки используют внешний защитный слой 7 трапецеидального элемента, который представляет собой выполненный по внешнему контуру корпуса фраг" 55 мент, например, из металла, ограничивающий наружную полость 6 трапецеидального элемента 2 от воздействия будущего насыпного грунта. За пре!

9 6 делами этой полости 6 внешний слой может быть заанкерован в корпус.

По горизонтальной оси корпуса укладывают трубопровод 3, соединяющий выемку на уширенной поверхности предварительно уложенного трапецеидального элемента и внутренний объем корпуса. Укладкой трапецеидального элемента,.лежащего в верхней части корпуса на его горизонтальной оси, и окончательной заливкой бетона завершают формирование корпуса. При наличии внутренней облицовки 8 корпуса 1 выводят через него гидравлические каналы связи трубопроводов 3 с источником закачки подпружинивающего материала, которые на стадии возведения сооружения могут находиться во внутреннем объеме корпуса или, при необходимости использования их в процессе эксплуатации сооружения, в специальной галерее или на поверхности грунта. Завершается возведение сооружения окончательной засыпкой грунта до проектных отметок.

Функционирование сооружения по части регулирования в корпусе напряженно-деформированного состояния осу-. ществляют по заранее проведенному анализу расчетов и экспериментов в связи с силовыми воздействиями на корпус. со стороны .грунта и со стороны объекта использования сооружения в строительный и эксплуатационный период. При этом имеется в виду следующее.

При укладке над корпусом грунта в зоне, находящейся вблизи внутренней образующей корпуса, по его вертикальной оси возникают зоны растяжения, ориентированные в тангенциальном направлении, а вблизи наружной образующей корпуса по его горизонтальной по отношению к сечению — сжимающие напряжения. С увеличением вы" соты насыпи абсолютные значения этих. напряжений также возрастают. Для улучшения напряженно-деформированного состояния корпуса сооружения составляют технологическую карту интенсивности подпружинивания в каждой полости трапецеидального элемента; попарно в полостях, расположенных по вертикальной и горизонтальной осям, или постоянной во всех полостях. В результате этого перед очередным этапом засыпки грунта растягивающие напряжения вблизи внутренней

24463

Е0

ВНИИПИ Заказ 6727/38 Тираж 459

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 образующей корпуса по вертикальной оси переходят в сжимающие, а вблизи внешней образующей по горизонтальной оси сжимающие напряжения увеличиваются, приближаясь как на вертикальной оси, так и на горизонтальной по характеру распределения к распределению по прямоугольной эпюре.

По завершении возведения насыпи до проектных отметок и адаптации сооружения к условиям эксплуатации подпружинивающий материал может быть заменен на твердеющий.

Формула изобретения

1. Подземное сооружение, включающее корпус кольцевого сечения, нахо- 2р дящийся под слоем грунта и имеющий. трапецеидальные элементы, боковые поверхности которых сходятся у одних элементов и расходятся у других относительно их геометрической оси, 25 и полость, заполненную подпружи" нивающей средой и сопряженную с тангенциально ориентированной поверхностью кажцого элемента, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью уме" 30 ньшения уровня растягивающих и сжимающих напряжений в корпусе, трапе19 8 цеидальные элементы расположены с внутренней стороны корпуса по его вертикальной оси и с наружной стороны корпуса по его горизонтальной оси, причем боковые поверхности первЫх из них сходятся с внутренней стороны корпуса, а боковые поверхности других — с наружной.

2, Сооружение по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что . наклон боковых поверхностей трапецеидальных элементов, находящихся на вертикальной оси корпуса, выполнен более крутым по отношению к оси элемента, чем для элементов, находящихся на горизонтальной оси корпуса, а площадь элементов в контакте с полостью выполнена равной как для одних, так и для других элементов.

3, Сооружение по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что наклон боковых поверхностей трапецеидальных элементов относительно их геометрической оси как для одних, так и для других элементов выполнен одинаковым, а площадь элементов, находящих-, ся на вертикальной оси корпуса, в контакте с полостью выполнена меньшей, чем площадь элементов в контакте с полостью, находящихся на горизонтальной оси.