5.4 Проверка прочности обделки
После определения внутренних усилий (изгибающих моментов и нормальных сил) проверяют прочность бетонных сечений. Для этого вычисляют величину предельной нормальной силы NП, которую может воспринять данное сечение, и сравнивают её с величиной нормативной силы N, полученной при статическом расчете для этого же сечения. При этом должно соблюдаться условие NП > N.
Проверку прочности тоннельной обделки проводим для наиболее загруженных сечений 1 и 2 .
Для сечения 1. Проверяем эксцентриситет:
е0=0,33 м = 33 см ≤ 0,9*у=0,9*0,2=0,18 м =18 см;
где y – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого слоя бетона обделки.
Условие не выполняется, в этом случае работа сечения обделки приближается к работе изгибаемых элементов.
В этом случае проверка прочности сечения производится по формуле:
;
где m - коэффициент условия работы (m=0,9);
k - коэффициент, учитывающий вид бетона ( k=1 );
Rпр - расчетное сопротивление бетона сжатию ( Rпр=135кгс/см2 ).
b - ширина сечения ( b=100 см );
h - высота сечения ( h = 40 см ).
Производим проверку: M=1,592 тс*м ≤ Мп=4,11 тс*м. Проверка выполняется, прочность обделки обеспечена.
Для сечения 2. Проверяем эксцентриситет:
е0=0,2133 м = 21,33 см ≤ 0,9*у=0,9*0,2=0,18 м =18 см;
где y – расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого слоя бетона обделки.
Условие не выполняется, в этом случае работа сечения обделки приближается к работе изгибаемых элементов.
В этом случае проверка прочности сечения производится по формуле:
;
где m - коэффициент условия работы (m=0,9);
k - коэффициент, учитывающий вид бетона ( k=1 );
Rпр - расчетное сопротивление бетона сжатию ( Rпр=135кгс/см2 ).
b - ширина сечения ( b=100 см );
h - высота сечения ( h = 40 см ).
Производим проверку: M=0,952 тс*м ≤ Мп=4,11 тс*м. Проверка выполняется, прочность обделки обеспечена.
В дальнейшем увеличение толщины обделки необходимо, так как при принятых толщинах свода и стен прочность обделки не обеспечена, увеличить ее необходимо до 22 см.
Часть II. Производство работ по сооружению тоннеля.
2.1. Выбор способа производства работ.
Участок тоннеля №1: грунт – песчаник сильнотрещиноватый, f =5, L=470 м.
Для проходки выработки в скальных грунтах с коэффициентом крепости от 4 до 6 при строительстве автодорожного тоннеля применяется уступный способ (рис.4).
Рис.4. Схема сооружения тоннеля уступным способом
В курсовом проекте одновременно с проходкой колотты(1) на определённом расстоянии от её забоя производим разработку уступа на ширину пролёта выработки(2) и затем по всему периметру выработки за один приём бетонируем обделку(3). Длину уступа принимаем равной 130 м.
Участок тоннеля №2: грунт – песчаник плотный, f = 10, L=290 м.
При постройке тоннеля в крепком грунте не нужно не только немедленно после разработки грунта устанавливать временную крепь, но и в некоторых случаях можно обойтись без обделки. При проходке данного участка тоннеля мы будем использовать уступный способ, так как его длина менее 300 метров и нет необходимости менять способ выработки грунта (рис.5).
Рис. 5. Схема сооружения тоннеля уступным способом
Участок тоннеля №3: грунт – гипс, f = 1,8, L=410 м.
При проходке данного участка тоннеля будем разрабатывать грунт экскаватором с ковшом активного действия.
Рис.6. Схема сооружения тоннеля способом опорного ядра
Работы по проходке тоннеля в данном грунте будем проводить, используя способ опорного ядра. Данный способ предусматривает сооружение в первую очередь верхней части обделки – свода. Вначале проходят нижнюю штольню 1. Из неё при помощи вертикальных или наклонных ходков 2 открывают забой верхней штольни 3, на базе которой раскрывают верхнюю часть выработки – калотту 4. Затем разрабатывают грунт а средней штроссе 5 и в последнюю очередь – в боковых штроссах 6.