Пояснительна записка (Проект подводного железнодорожного однопутного тоннеля), страница 3

Выполнив анализ величин нормативных и расчетных нагрузок в расчетных сечениях можно сделать вывод, что проверять расчетом на несущую способность необходимо оба сечения, т.к. в одном случаи наибольшее гидростатическое давление, а в другом наибольшее давление от грунта. Поэтому для дальнейшего расчета обделок по несущей способности принимаются сечения А,Б.

4.3. Расчет тоннельной обделки из чугунных тюбингов.

4.3.1. Проверка достаточности толщины спинки тюбинга.

Данный расчет выполняется после определения нагрузок, действующих на тоннельную обделку. Расчетная схема приведена на рисунке 4.5. [4]

Рисунок 4.5. – Расчетная схема.

Расчет производится по формулам[4]:

где q_max – суммарная вертикальная нагрузка на спинку

(4.10)

– горное давление, действующее на спинку тюбинга;

– гидростатическое давление, действующее на спинку тюбинга.

R – давление щитовых домкратов (R = 1200 кН);

; (4.11)

L – расчетная длина тюбинга (L = 0,803м).

Проверка достаточности толщины спинки выполняется в 2 этапа:

1. Достаточная толщина спинки определяется по формуле:

; (4.12)

где R_t – расчетное сопротивление чугуна на растяжение;

R_t = 65000 ;

.

1. Проверка на внецентренное сжатие с учетом давления щитовых домкратов

; (4.13)

t – принятая толщина спинки тюбинга;

R – давление щитовых домкратов;

R_c – предел прочности чугуна на сжатие (R_c = 200000 ).

103266,67 < 200000

Вывод – условие выполняется.

4.3.2. Определение геометрических характеристик чугунного тюбинга.

Чугунный тюбинг с основными размерами показан на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 – поперечное сечение тюбинга.

Площадь сечения нетто:

(4.14)

Статический момент и момент инерции определяем до верхней грани спинки чугунного тюбинга, за вычетом болтовых отверстий:

(4.15)

(4.16)

; (4.17)

;

; (4.18)

. (4.19)

4.3.3. Определение усилий действующих в сечении обделки.

Расчет обделки как кольца в упругой среде выполняем ускоренным способом доц. О.Е. Бугаевой.[5]

Расчетная схема приведена на рисунке 4.7

Рисунок 4.7 – Расчетная схема к расчету крутящих моментов и продольных сил.

Согласно методу используем следующие формулы[5]:

(4.20)

(4.21)

где - коэффициенты, определённые для различных сечений обделки, приведённые в табл.4.3. ( таблица 22,[5])

Таблица 4.3 – Значения коэффициентов в сечениях.

Принимаем пять сечений опять же исходя из условия достаточности расчёта для курсового проекта, как по изгибающим моментам, так и по нормальной силе.

- коэффициент, рассчитываемый по формуле[5]:

, (4.22)

где -модуль упругости материала обделки;

К_с- коэффициент упругого отпора;

- ширина кольца, равна 1 (м) ;

- радиус обделки по оси.

Коэффициент m определяется по формуле[5]:

(4.23)

Ниже приведен подробный расчет для сечения Б от горного и гидростатического давлений, остальные расчеты сведены в таблицу 4.4 и таблицу 4.5.

1. Расчет от горного давления

=0

=/4

=/2

=3/4

=

1. Наружное давление грунтовых вод.

Согласно методу используем следующие формулы[5]:

(4.24)

(4.25)

где - коэффициенты, определённые для различных сечений обделки, приведённые в табл.4.4.(таблица 24, [5]).

h_w - высота пьезометрической линии над замком свода.

Таблица 4.4 – Значения коэффициентов в сечениях.

=0

=45°

=90°

=135°

=180°

Определенные усилия в сечениях А,Б собраны в таблицу 4.5 и таблицу 4.6. В таблице 4.7 приведены суммарные значения усилий в сечениях от горного давления и наружного давления воды.

Эпюры усилий от горного давления, от наружного давления грунтовых вод и суммарная изображены на рисунке 4.7, 4.9, 4.11 соответственно для сечения А, а на рисунках 4.8,4.10,4.12 соответственно для сечения Б.

Таблица 4.5 – Усилия в тоннельной обделке от горного давления.

Таблица 4.6 – Усилия в тоннельной обделке от наружного давления воды.

Таблица 4.7 – Суммарные усилия в тоннельной обделке.

Рисунок 4.7 – Эпюра усилий от горного давления в сечении А.