3.4 Расчет усилия продавливания секций труб обделки микротоннеля

Расчетная схема приложения сил показана на рисунке 3.1

Рисунок 3.1 – Расчетная схема

3.4.1 Усилие сопротивления трения и сцепления по боковой поверхности обделки.

где f₀ – сила сопротивления вокруг трубы, кН/м; L – длина продавливания, м, L=50м.

,

где b –понижающий коэффициент усилия продавливания, для песчаного грунта b=0,45 (приложение Б [5]); q – равномерная нагрузка, воспринимаемая трубой, кН/м², q=0,104 кН/м² (таблица Б.2, приложение Б [6]); W – масса на длину трубы, кН/м, W=0,987 кН/м; m_ТР – коэффициент трения трубы с грунтом, для бетона по бентонитовому раствору m_ТР =0,1(таблица Б.1, приложение Б [6]); C¢ – адгезия труб с грунтом, кН/м², для бетона по бентонитовому раствору C¢=0,075 (таблица Б.1, приложение Б [6]).

3.5 Расчет усилия протаскивания трубопровода в тоннеле

Усилие протаскивания Р определяется как сумма всех видов сопротивления движению трубопровода в тоннеле:

где Р₁ – сила трения от веса трубопровода (в тоннеле);

Р₂ – дополнительные силы трения от опорных реакций;

Р₃ – увеличенное сопротивление перемещению при переходе от прямолинейного движения к криволинейному;

Р₄ – сила трения от веса трубопровода, находящегося вне тоннеля.

Силу трения от веса трубопровода Р₁ рассчитывают по формуле:

где q_тр – погонный вес трубопровода, Н/м;

R – расчетный радиус кривизны тоннеля, м;

f – коэффициент трения трубопровода об отделку тоннеля, равен 1;

l – длина тоннеля;

l_i – текущая длина тоннеля, м;

; - углы в радианах.

Погонный вес трубопровода q_тр рассчитывают по формуле

,

где γ_т – удельный вес материала трубопровода, Н/м²;

D_н – наружный диаметр трубы трубы, м;

D_вн – внутренний диаметр трубы трубы, м.

Внутренний диаметр трубопровода рассчитывают по формуле

.

Внутренний диаметр трубопровода

.

Погонный вес трубопровода q_тр:

Расчетный радиус кривизны тоннеля вычисляется по формуле

R=1000×D_н,

где D_н – наружный диаметр трубы трубы, м.

Расчетный радиус кривизны тоннеля:

R=1200×0,325=390 м_.

Сила трения от веса трубопровода Р₁:

Дополнительные силы трения от опорных реакций Р₂ определяют по формуле

где Р_и – силы трения от опорных реакций, определяющих изгиб трубопровода, которые рассчитывают по формуле

,

где Е – модуль упругости материала трубопровода, Н/м² (Па);

В – плечо опорных реакций, м, определяемое по формуле

Плечо опорных реакций:

Силы трения от опорных реакций, определяющих изгиб трубопровода согласно формуле (3.23):

Дополнительные силы трения от опорных реакций Р₂:

Увеличенное сопротивление при переходе от прямолинейного движения к криволинейному перед выходом трубопровода из тоннеля Р₃ рассчитывают по формуле

Сила трения от веса трубопровода о грунт, находящегося вне тоннеля Р₄, определяется по формуле

Р₄=f_гп× q_тр× l_i,

где f_гп – коэффициент трения трубопровода о грунт.

Сила трения от веса трубопровода о грунт, находящегося вне тоннеля:

Р₄=0,625× 625,15×11=4297,63 Н.

Усилие протаскивания Р:

Напряжения, возникающие в трубопроводе при протаскивании, должны удовлетворять условиям прочности и деформативности

σ_{пр N}≤R₂,

,

где σ_{пр N} - продольные осевые напряжения в трубопроводе при протаскивании, определяемые по формуле

,

где F_тр – площадь поперечного сечения трубопровода;

σ_{пр М} - изгибное напряжение при упругом изгибе, определяемое по формуле

,

где R₂ – расчетное сопротивление, определяемое по формуле

где - нормативное сопротивление, равное минимальному значению предела текучести;

- коэффициент условий работы трубопровода, примаемый в зависимости от категории ;

- коэффициент надежности по материалу;

- коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Расчетное сопротивление:

Продольные осевые напряжения в трубопроводе при протаскивании:

Изгибное напряжение при упругом изгибе, определяемое по формуле

2360959,2 ≤ 254×10⁶ – условие выполняется.