Analýza teplotního zatížení definitivního ostění tunelových staveb

Lukáš Ďuriš

Doctoral thesis

Analysis of Thermal Load of the Final Tunnels Lining

Abstract:

Tato disertační práce se věnuje problematice navrhování a zatěžování definitivního ostění tunelů teplotními vlivy. Periodicky se opakující napěťové změny v tunelových ostěních způsobené kolísáním teplot v tunelech mohou působit jako velmi závažný faktor při návrhu celého díla. V zemích se čtyřmi ročními obdobími jako je Česká republika, které charakterizují rozdílné teploty a rovněž i kolísání teplot během dne, nelze tento jev opominout a musí být zahrnut v návrhu při posouzení životnosti tunelových ostění. Jedním z hlavních důvodů věnování se problematice teplotního zatížení definitivního ostění je absence platné národní normy nebo vyhlášky. Práce se věnuje jak části teoretické, tak části praktické. Vliv naměřených výsledků byl ověřen pomocí matematického modelování metodou konečných prvků. Byl použit rovinný i prostorový model. V teoretické části se práce věnuje shrnutí obecných znalostí o výstavbě a funkci definitivního ostění a jeho způsobu zatížení. V praktické části jsou shromážděny výsledky měření na tunelu Klimkovice, kde byl instalován kontinuální monitoring chování definitivního ostění. Tato data jsou velmi vzácná a poměrně ojedinělá. Z výsledků měření byly stanoveny hodnoty zatížení definitivního ostění a průběh teplotního spádu. Tyto výsledky byly zadány ve výpočtech a srovnávány s německou drážní směrnicí. Závěrem disertační práce by mělo být doporučení pro aplikaci teplotního zatížení na definitivní ostění tunelů. Toto doporučení vychází z výsledků dlouhodobého měření a výpočetní analýzy.

Abstract:

This dissertation thesis deals with the design and loading of the final tunnel lining by temperature influences. Periodic stress changes in tunnel linings caused by the temperature fluctuations in the tunnels can act as a very significant factor in the design of the whole work. In countries like the Czech Republic, with four seasons characterized by different temperatures as well as temperature variations during the day, this phenomenon cannot be ignored and must be included in the proposal when assessing lifetime of the tunnel lining. One of the main reasons for concentrating on the issue of the final lining load is the absence of applicable national standards or regulations. The work focuses on both the theoretical and practical part. Influence of the measured results was verified through mathematical modelling using the finite element method. There was used a planar and a spatial model. The theoretical part summarizes the general knowledge about the construction and function of the final lining and a type of the load. In the practical part there are collected measurements of the Klimkovice tunnel where a continuous monitoring of the behavior of the final lining was installed. These data are very rare and quite unique. The results of the measurements determined the final lining load and a process of the temperature gradient. These results have been entered in the calculations and compared with the German railway Directive. The final part of this thesis takes a recommendation for thermal load on the final tunnel lining. This recommendation is based on the results of long-term measurement and computational analysis.

Keywords

Tunel, sekundární ostění, teplotní pole, metoda konečných prvků, strunový tenzometr

Keywords

Tunnel, secondary lining, temperature field, fine element method, strain gages

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 13. 9. 2013
• Supervisor: Josef Aldorf
• Reader: Petr Martinec, František Klepsatel, Jan Pruška

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta stavební

Doctoral programme / field:
Stavební inženýrství / Geotechnika