2.2.2. Обделка из чугунных тюбингов с плоским железобетонным лотковым элементом.

Обычно такую обделку называют обделкой с плоским лотком (рис. 2.6.).

Рис. 2.6. Конструкция чугунной обделки с плоским лотком:

а- вид на торец кольца обделки; б- разрез по середине кольца.

Обделка состоит из тюбингов четырёх типоразмеров. Дополнительно к нормальным Н, скошенным С и ключевому К типам тюбингов добавляется плоский лотковый элемент Л. Лотковый блок представляет собой железобетонный элемент 1 с плоской внутренней поверхностью, покрытой чугунной плитой 2 толщиной 20 мм с ребрами высотой 50 мм и связанной с арматурным каркасом железобетонного элемента (рис. 2.7.).

Рис. 2.7. Конструкция плоского лоткового элемента сборной чугунной обделки:

1- железобетонный элемент; 2- чугунная плита; 3- отверстия для болтовых связей.

Соединение лоткового элемента со смежными с ним предлотковыми тюбингами обеспечивается благодаря установке в железобетонный элемент закладных деталей, обеспечивающих установку болтовых связей (рис 2.8.).

Рис. 2.8. Соединение железобетонного лоткового элемента с чугунным тюбингом:

1- железобетонный элемент; 2- чугунный тюбинг; 3- четырёхгранник на головке болта;

4 – болт; 5- шайба; 6- чеканочная канавка; 7- закладная втулка с гайкой; 8 –анкер.

Ширина плоской поверхности лоткового элемента Bл и соответственно его центральный угол определяются удобством расположения на этой плоскости двух откаточных путей. В существующих конструкциях обделок с плоским лотковым элементом Вл находится в пределах 2,2 – 2,5 метра.

Основным недостатком рассмотренной конструкции является невозможность осуществления перевязки продольных стыков, что приводит к снижению жёсткости обделки относительно предыдущего варианта. Однако, если в конструкцию обделки ввести ещё один тип тюбинга, можно добиться перевязки продольных стыков обделки за исключением стыков между лотковым элементом и смежными с ним тюбингами. Тюбинг этого типа равен половине нормального тюбинга и поэтому получил название «половинного» П. Половинный тюбинг устанавливается рядом с лотковым элементом поочерёдно то слева, то справа от него, благодаря чему все продольные стыки смещаются то в одну, то в другую сторону относительно вертикальной оси тоннеля (рис. 2.9.).

Рис. 2.9. Схема выполнения перевязки продольных стыков в обделке с плоским лотком:

1 – ключевой (замковый) тюбинг; 2 – плоский лотковый элемент; 3 – половинный тюбинг

При определении количества «длинных» тюбингов в кольце обделки с плоским лотком следует иметь в виду, что длина разбивочной линии Lразб. определяется без учёта длины дуги, приходящейся на лотковый элемент, а если в обделке предусмотрена перевязка продольных стыков, необходимо учесть ещё два болтовых отверстия половинного тюбинга.

, (2.4.)

где число 3 учитывает болтовые отверстия в ключевом и половинном тюбингах.

2.3. Конструирование чугунного тюбинга.

В процессе предварительного проектирования сборных обделок чугунных обделок назначаются основные параметры тюбинга. Для назначения этих параметров можно пользоваться следующими рекомендациями.

На рисунке 2.10. показано поперечное сечение тюбинга, основные размеры которого (центральный угол, длина дуги по наружной и внутренней поверхности и высота борта) определены в соответствии с рекомендациями, изложенными в п. 1.3. (формула 1.1.) и п. 2.2.2.

Рис. 2.10. Поперечное сечение нормального тюбинга.

Отливочные уклоны на внутренней поверхности борта и спинки тюбинга устраиваются для более удобного извлечения тюбинга из отливочной формы и равны соответственно и .

Пользуясь сечением 1-1 (рис. 2.11.), предварительно назначаем некоторые другие размеры.

Рис. 2.11. Сечение тюбинга по продольной оси тоннеля.

Толщина борта (a), в месте пересечения его со спинкой тюбинга, предварительно определяется по эмпирической формуле:

, (2.5.)

где: - высота борта тюбинга в см;

b – ширина кольца обделки в см.

Затем производится проверка на предельную гибкость борта тюбинга ,

где: f = длина свободной части борта.

Толщина спинки тюбинга t определяется из расчёта спинки как плиты, заделанной по контуру (см. рис. 2.11.) Максимальный изгибающий момент в среднем сечении спинки тюбинга равен:

(тм), (2.6.)

где: q – расчётная нагрузка (т/ );

- расчётный пролёт (м).

Тогда (м), (2.7.)

где: расчётное сопротивление чугуна растяжению.

Полученный результат округляется до миллиметра.

После назначения толщины спинки тюбинга необходимо провести проверку этого параметра на усилие от давления щитовых домкратов.

(2.8.)

где: R – давление щитовых домкратов, которое можно принять равным 100 тоннам на 1 погонный метр периметра обделки;

- расчётное сопротивление чугуна марки СЧ 21-40 на сжатие.

При наличии в конструкции тюбинга среднего поперечного (кольцевого) ребра распределение материала происходит так, как это показано на рисунке 2.12.

Рис. 2.12. Сечение тюбинга со средним поперечным (кольцевым) ребром.

Болтовые отверстия по кольцевому (поперечному) бору тюбинга располагаются по серединной окружности с шагом , определённым по формуле 2.3. Для обеспечения параллельности поверхностей под головку болта и гайку с внутренней стороны борта тюбинга устраиваются специальные приливы (в более ранней литературе такие приливы назывались «бобышки»). После изъятия тюбинга из отливочной формы поверхности приливов обрабатываются на фрезерном станке. Детали оформления болтового отверстия показаны на рисунке 2.13. (сечение 2-2).

2 - 2

Рис. 2.13. Оформление болтовых отверстий по кольцевому борту тюбинга:

1 – прилив на внутренней поверхности борта («бобышка»); 2 – зенковка;

3 - отливочный уклон; 4 – чеканочная канавка.

При однорядном расположении болтовых связей по продольным стыкам оформление болтовых отверстий в соответствующих бортах будет аналогично тому что показано на рисунке 2.13.

Оформление продольного стыка при расположении болтов в два ряда показано на рисунке 2.14.

Рис. 2.14. Оформление продольного стыка при расположении болтовых связей в два ряда.

Двухрядное расположение болтовых связей по продольному борту тюбинга показано на рисунке 2.15.

Рис. 2.15. Вид на внутреннюю поверхность продольного борта тюбинга.