4.2.Обоснования конструктивных решений порталов.

Переход от тоннеля к выемке осуществляется при помощи портала, который служит для обеспечения устойчивости лобового и боковых откосов выемки, отвода воды с лобового откоса и архитектурного оформления входа в тоннель.

В состав портала входит торцевая стена с входным отверстием, водоотводная канавка и первое кольцо обделки. Торцевая стена сваривается с первым кольцом обделки с помощью арматуры или обрезков прокатных профилей и опирается непосредственно на боковые откосы выемки, в которые заделывается на необходимую глубину.

Подошвы торцевой и боковых стен заглубляются относительно низа кюветов в соответствии с глубиной промерзания грунтов в их основании.

Вода, стекающая с лобового откоса, перехватывается поперечной водоотводной канавкой, расположенной за торцевой стеной, и отводится с уклоном 2‰ канавкой, устроенной по верху откосов выемки, или, в условиях теплого климата, в кюветы по чугунным трубам, заложенным за торцевой стеной.

Дно канавки располагается не ниже чем на 1,5м от верха тоннельной обделки для обеспечения слоя породы, достаточной для амортизации возможных ударов камней, скатывающихся с лобового откоса. Расстояние от низа лобового откоса до портальной стены принимаем 2,5 м, а парапет стены на 0,6 м выше канавки. Крутизну откоса предпортальной выемки назначают в зависимости от крепости грунта, при f = 1,8-1:0,5, при f = 5,0-1:0,3. Так как у нас f = 10, принимаем крутизну равной 1:0,3.

Конструкция портала показана на первом листе чертежей.

4.3. Дополнительные устройства в тоннеле.

Для хранения ремонтного оборудования через каждые 300 м по обеим сторонам автодорожного тоннеля вместо ниш сооружаются камеры длиной 6 м.

5. Определение несущей способности обделки

5.1 Определение нормативных и расчетных нагрузок

Исходные данные:

На участке с крепостью f=10 обделка свода из монолитного бетона, а стен из набрызг-бетона.

Основные геометрические размеры: высота H=3,4 м, толщина свода 0,400 м, ширина B=9,95 м.

Марка бетона 300( класс В20), расчетное сопротивление: на растяжение –10 кгс/см², на сжатие – 135 кгс/см².

Основные физико-механические характеристики горной породы: коэффициент прочности f=10, кажущийся угол внутреннего трения φ=75º, коэффициент упругого отпора к₀=250 кгс/см ², объемная масса грунта γ=2,5 т/м³.

Определение нормативных и расчетных нагрузок.

Величину горного давления будем определять от веса отдельных вывалов кровли выработки.

где В – пролет выработки;

H - высота выработки;

h_в - высота свода;

\q_н - нормативное вертикальное горное давление;

Тогда справедливы следующие формулы:

Собственный вес обделки определится по формуле:

где G -вес сводчатой части обделки;

Определим расчётные нагрузки посредством умножения нормативных на коэффициенты перегрузки:

Коэффициент упругого отпора в сводчатой части выработки:

;

Коэффициент упругого отпора под пятой:

;

к_о =250 – коэффициент удельного отпора.

2. Выбор и обоснование расчетной схемы. Методика расчета.

Статический расчет обделки выполняется на ЭВМ по методу Метрогипротранса

. Этот метод предназначен для расчета конструкции произвольного очертания, расчетную схему которой можно представить в виде плоской стержневой системы.

В основу расчетной схемы положены следующие допущения:

А) Плавное очертание оси обделки заменяются вписанным стержневым многоугольником переменной жесткости.

Б) Распределенные внешние нагрузки заменяются сосредоточенными в узлах многоугольника усилиями.

В) Сплошная грунтовая среда заменяется отдельными упругими опорами, расположенными в вершинах многоугольника, перпендикулярно наружной поверхности обделки.

Г) Силы трения, возникающие в пятах разомкнутой обделки, в расчетной схеме заменяются запретом перемещения узлов пяты по горизонтали.