Димплом Кель (1052082), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Рис. 3.9 Схема расположения нового однопутного и старого двух путного Кипарисовского тоннеля.
В дипломном проекте решается задача по усилению тоннельной обделки старого тоннеля и переустройству его в однопутный железнодорожный тоннель под габарит "С"
3.5 Конструкция элементов усиления тоннельной обделки
Как уже отмечалось в пункте 3.4, существующую тоннельную обделку необходимо усилить для обеспечения ее нормальной эксплуатационной работы. Усиление существующей тоннельной обделки будет осуществляться по контуру существующего тоннеля, толщиной – 30см. Материал обделки - бетон класса В30. Рабочая арматура - А400. Конструкция усиления тоннельной обделки приведена на рис. 3.9.1.
Рис. 3.9.1 Конструкция усиления тоннельной обделки
3.6 Формирование расчетной схемы конструкции усиления
Расчетная схема железобетонной обделки подковообразного очертания формируется аналогично пункту 3.2.
Нагрузки к расчету усиления тоннельной обделки были определены в пункте 3.1.1 пояснительной записки
Аналогично с расчетом существующей тоннельной обделки, расчет усиления тоннельной обделки будет производиться на ЭВМ.
Для упрощения решения задачи исходные данные представляются в таблице 3.7.
Таблица 3.7 – Исходные параметры задачи
| Исходные параметры | Ед. изм. | F=2.5 |
| Коэффициент крепости породы (f) | - | 2.5 |
| Угол внутреннего трения породы (φk) | град | 68 |
| Удельный вес грунта (γ) | кН/м3 | 18 |
| Коэффициент отпора за стеной (kc) | кН/м3 | 180000 |
| Коэффициент отпора под подошвой (kn) | кН/м3 | 480000 |
| Ширина выработки (B) | м | 11,52 |
| Количество расчётных точек обделки | - | 8 |
| Модуль упругости материала (E) | кПа | 27000000 |
| Коэффициент условий работы горн. массива | - | 1 |
Для определения координат центров тяжести расчётных сечений и толщины усиления тоннельной обделки в этом сечении вычерчивается конструкция усиления в масштабе 1:20 и разбивается на конечные элементы.
Данные сведены в таблицу 3.8.
Таблица 3.8 – Координаты и толщина усиления тоннельной обделки f=2.5
| Номера сечений | Х, м | У, м | h, м | ɑ, град |
| 0 | 0 | 0 | 0,15 | 0 |
| 1 | 1,35 | 0,25 | 0,15 | 20 |
| 2 | 2,55 | 0.9 | 0,15 | 37 |
| 3 | 3,5 | 1,85 | 0,15 | 55 |
| 4 | 4, 1 | 2,95 | 0,15 | 74 |
| 5 | 4,35 | 4,35 | 0,15 | 85 |
| 6 | 4,4 | 5,7 | 0,15 | 96 |
| 7 | 4,15 | 7 | 0,15 | 105 |
| 8 | 3,65 | 8,1 | 0,15 | 90 |
Результаты расчетов на ЭВМ представлены в таблице 3.9
Таблица 3.9 – Результаты расчетов на ЭВМ
| Номера сечений | Усиление Т.О. | |
| M, kHм | N, kH | |
| 0 | 106.15 | 238,49 |
| 1 | 90.74 | 274,21 |
| 2 | -32.82 | 357,80 |
| 3 | -121.06 | 451,93 |
| 4 | -111.08 | 529,53 |
| 5 | 64,07 | 530,72 |
| 6 | 22,32 | 548,71 |
| 7 | 10,95 | 560,02 |
| 8 | -0,58 | 589,35 |
Расчет выполнен на горное давление q=99,59 кн/м2.
Эпюры изгибающих моментов и нормальных сил представлены на рисунке 3.9.2 и рисунке 3.9.3 соответственно.
Рис.3.9.2 Эпюра изгибающих моментов усиления тоннельной обделки
Рис.3.9.4 Эпюра нормальных сил усиления тоннельной обделки
3.7. Расчет необходимого армирования
Материал обделки: бетон класса В30.
Рабочая арматура: A400, диаметр 14 мм.
Элементы необходимо армировать симметрично, так как в конструкции действуют усилия различных знаков (положительные и отрицательные).
Нормально армированной (т.е. когда одновременно наступает предельное состояние в бетоне сжатой зоны элемента и в растянутой арматуре) считается конструкция при выполнении условия:
где 
- относительная высота сжатой зоны бетона, определяемая ниже;
- граничная относительная высота сжатой зоны железобетонного сечения элемента. Определяется согласно пункту 3.12* [4] по выражению:
где 
- характеристика сжатой зоны бетона, определяется по формуле 26 [2]:
- для тяжелого бетона;
- предел прочности бетона (В30) на сжатие, МПа;
;
где 
- расчетное сопротивление арматуры (А400) растяжению, МПа;
- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, МПа.
.
Сечение железобетонной обделки приведено на рисунке (рис. 3.9.5).
Рис. 3.9.5 Сечение подковообразной железобетонной обделки
Расчет необходимого армирование ведется в следующей последовательности:
1) определяется величина 
по формуле:
где 
- высота сечения;
- расстояние от грани сечения до центра арматуры;
- диаметр рабочей арматуры.
.
2) определяется коэффициент 
по формуле:
где 
- максимальный момент в рассматриваемом сечении из расчета по особому сочетанию;
- ширина сечения;
.
3) по полученному значению определяются коэффициенты 
и 
по приложению 21 [16]:
4) проверка условия 
:
, условие выполняется.
5) определяется необходимая площадь арматуры 
по выражению:
Минимальная площадь армирования определяется по формуле:
Диаметр рабочей арматуры - 14 мм. Количество стержней - 7 шт.
Размещение арматуры в сечении обделки показано на рис. 3.9.6
Рис. 3.9.6. Размещение арматуры в сечении обделки
4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ТОННЕЛЯ (ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ)
Работы по реконструкции существующего («старого») Кипарисовского тоннеля выполняются по схеме переустройства его под однопутное движение. В дипломном проекте рассчитан вариант усиления тоннельной обделки из бутовой кладки. Существующая тоннельная обделка по внутреннему контуру усиляется монолитной железобетонной оболочкой.
При этом учитывается, что рельсошпальная решетка в тоннеле демонтирована.
В связи с тем, что тоннель имеет два выхода на поверхность (Восточный и Западный порталы), фронты работ разделены в пространстве, а именно:
- уборка балласта и доработка профиля осуществляется на Западный портал захватка №1.
- работы по гидроизоляции, возведению обделки нагнетанию выполняются с Восточного портала захватка №2-5.
4.1. Комплекс работ по возведению тоннельной обделки
Захватка №1: уборка и транспортировка балласта экскаватором АТЕК-761 и самосвалами UK-4.
Технические характеристики экскаватора АТЕК-761 приведены в приложении А.
Технические характеристики самосвала UK-4 приведены в приложении А.
Захватка №2: устройство гидроизоляции Агруфлекс фирмы «Romex» с использованием передвижных металлических подмостей.
Захватка №3: сборка арматурного каркаса с использованием передвижных металлических подмостей.
Захватка №4: бетонирование тоннельной обделки в опалубке SAGA COGIO при помощи пневмобетоноукладчика ПБУ-4.
Технические характеристики опалубки SAGA COGIO и пневмобетоноукладчика ПБУ-4 приведены в приложении А.
Захватка №5: контрольное нагнетание за обделку тоннеля гидравлическим насосом с использованием передвижных металлических подмостей.
Технические характеристики устройств для нагнетания приведены в приложении А.
Для нормальной организации работ по реконструкции тоннеля предусмотрено устройство вентиляции и освещения тоннеля. Доставка бетонной смеси в зону бетонирования осуществляется миксерами.
Технологическая схема сооружения тоннеля приведена на рис 4.1.
4.2 Расчет вентиляции тоннеля в период строительства
Важнейшим условием безопасной и производительной работы по проходке является вентиляция, обеспечивающая нормальные состав, температуру и влажность воздуха. Бетонные работы сопровождаются выделением значительных объёмов ядовитых газов, содержание которых обычно приводит к эквивалентному по вредности объёму окиси углерода.
При отсутствии взрывных работ и действующих двигателей внутреннего сгорания в выработку следует подавать в 1 минуту не менее 6м3 чистого воздуха на каждого рабочего.
При использовании в выработке оборудования с двигателями внутреннего сгорания обязательно применять нейтрализаторы отработавших газов и выключать двигатели у машин находящихся под погрузкой. В атмосферу тоннеля поступают находящиеся в выхлопных газах автомобилей значительные объёмы окиси углерода и окислов азота, а также акролеин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
