3. Дополнительные устройства в тоннеле

Для хранения ремонтного оборудования через каждые 300 м по обоим сторонам автодорожного тоннеля вместо ниш сооружаются камеры 250х200х200.

Автодорожные тоннели длиной более 1000 м при отсутствии остановочных полос должны иметь через каждые 750 м местные уширения с площадками для аварийной остановки транспортных средств. Длина этих площадок должна быть не менее 50 м, а ширина - не менее 2,75 м. При двустороннем движении площадки должны быть с каждой стороны тоннеля.

4. Статический расчет обделки

   1. Задание расчетной схемы, определение нагрузок и других параметров обделки и грунта

Исходные данные:

На участке с крепостью f=3 обделка подковообразного очертания с лотком.

Основные геометрические размеры: высота H=9,8 м, толщина свода меняется от 0,6 до 1,879 м, ширина B=12,509 м.

Марка бетона 300 (класс В25), расчетное сопротивление: на растяжение -10 кгс/см2, на сжатие - 135 кгс/см².

Основные физико-механические характеристики горной породы: коэффициент прочности f=3, кажущийся угол внутреннего трения φк=70º, объемная масса грунта γ=2,5 т/м³.

Определение нормативных и расчетных нагрузок.

Величину горного давления в зависимости от степени трещиноватости массива и коэффициента крепости рекомендуется принимать от массы грунта в объеме свода обрушения в соответствии с гипотезой М.М. Протодьяконова (см. рис. 1);

Рис. 1. Схема нормативных и расчетных нагрузок.

Собственный вес обделки определится по формуле:

Где G-вес сводчатой части обделки

S= 12.8 м² – площадь бетонной обделки сводчатой части:

В итоге принимаем:

1,4*6,65+2,56*0,8 = 11,36 т/м³

0,59*0,7=0,413 т/м³

Коэффициент упругого отпора в сводчатой части выработки:

Коэффициент упругого отпора под пятой:

Где =1,105м

=150 – коэффициент удельного отпора

2. Расчет на эвм

Статический расчет обделки выполняется на ЭВМ по методу Метрогипротранса (программа ПК-6). 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.

Расчетная схема обделки замкнутого очертания:

3. Проверка прочности сечений обделки

После определения внутренних усилий (изгибающих моментов и нормальных сил) проверяют прочность бетонных сечений.

Проверку прочности тоннельной обделки проводим для наиболее загруженных сечений 1 и 6 .

Для сечения 11:

Так как е0 = 0,244 м = 24,4 см ≥ 0,9*у = 0,9*1,68=1,51 м =151 см;

где y - расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого слоя бетона обделки. В этом случае работа сечения обделки приближается к работе изгибающих элементов, и проверка прочности сечения должна производится из условия:

Условие выполняется. В этом случае данное внецентренно-сжатое сечение можно рассчитывать без учёта сопротивления бетона растянутой зоны. Тогда условие прочности имеет вид: N ≤ N_п. Находим предельную продольную силу для сечения:

Производим проверку: N = 73,11 тс < N_п = 1449,5тс.

Для сечения 1:

Так как е0 = 0,35 м = 35 см ≤0,9*у = 0,9*0,601 =0,5409 м = 50,09 см;

где y - расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого слоя бетона обделки. В этом случае работа сечения обделки приближается к работе изгибающих элементов, и проверка прочности сечения должна производится из условия:

Условие выполняется. В этом случае данное внецентренно-сжатое сечение можно рассчитывать без учёта сопротивления бетона растянутой зоны. Тогда условие прочности имеет вид: N ≤ N_п. Находим предельную продольную силу для сечения:

Производим проверку: N = -40,7 тс > N_п = -116,83тс.

Проверка выполняется, прочность обделки обеспечена.

В дальнейшем увеличении толщины обделки нет необходимости, так как при принятых толщинах свода и стен прочность обделки обеспечена.