РГР Тоннельные пересечения на транспортных магистралях
.docxРОСЖЕЛДОР
Федеральное государственное бюджетное учреждение
высшего образования
«Сибирский государственный университет путей сообщения»
Кафедра «Геотехника, тоннели и метрополитены»
Однопутный железнодорожный тоннель
Практическое задание
По дисциплине «Тоннельные пересечения на транспортных магистралях»
Пояснительная записка
ПЗ.ТПнТМ-СД.009-2021
Руководитель Разработал
Доцент Студент гр. СД-311
__________Стахнёв Я.О. _________Копылов А.В.
(подпись) (подпись)
______________ _____________________
(дата проверки) (дата сдачи на проверку)
2021
Содержание
Введение 3
1 Трассирование по плану местности 4
1.2 Инженерно-геологические условия 4
1.3 Основные параметры поперечных сечений продольного профиля и плана трассы 4
2 Строительные конструкции и материалы обделок 5
2.1 Материалы тоннельных обделок 5
2.2 Конструкции обделок 5
2.3 Тоннельные сооружения 5
3 Расчет обделки на прочность 7
3.1 Определение внешних усилий, действующих на конструкцию 7
3.2 Определение внутренних усилий и проверка на прочность 8
Список используемой литературы 12
Введение
1 Трассирование по плану местности
В данной работе необходимо запроектировать однопутный железнодорожный тоннель, сооружаемый горным способом. Для выполнения имеются следующие исходные данные:
Назначение тоннеля: однопутный железнодорожный тоннель;
План трассы расположен на прямой;
Уклон составляет 11 ;
Расстояние между порталами AB=795м;
Высотные отметки точек А=2900,00м, Б=3400м, В=2905,28м;
Тоннель сооружается горным способом.
1.2 Инженерно-геологические условия
Продольный разрез показан в приложении 1. На разрезе показаны инженерно-геологические условия с данными характеристиками грунтов.
Физико-механические свойства грунта: грунт – песчаник; коэффициент крепости ; удельный вес ; кажущийся угол внутреннего трения ; коэффициент упругого отпора Инженерно-геологические условия представлен в Приложении А.
1.3 Основные параметры поперечных сечений продольного профиля и плана трассы
При проектировании поперечного сечения, продольного профиля и плана автодорожного тоннеля учитывались требования СП 122.13330.2012. Согласно этому документу, поперечное сечение тоннеля проектируется в соответствии с габаритом приближения строений железнодорожных тоннелей по ГОСТ 24451-80
После назначения габарита приближения строений, проектируем внутреннее очертание тоннеля, а затем наружное.
Внутренние очертания обделок проектируем в виде плавно соединяющихся между собой дуг окружностей. Для построения наружного очертания назначается толщина обделки.
Схема обделки показана в Приложении Б
2 Строительные конструкции и материалы обделок
2.1 Материалы тоннельных обделок
При выборе материалов тоннельных обделок учитывались инженерно-геологические условия строительства, а также его регион с указанием расчетной зимней температуры наружного воздуха.
Проектные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости выбираются с учетом климатических данных района строительства по расчетной зимней температуре наружного воздуха.
2.2 Конструкции обделок
Обделка — постоянная конструкция, предназначенная для закрепления горной выработки от деформаций, обрушений, проникновения подземных вод и придания ей проектного очертания. Существует три основных конструктивных формы тоннельных обделок:
- подковообразные – сооружаемые горным способом;
- кругового очертания – сооружаемые щитовым способом;
- обделки сложной конструкции.
В практическом задании запроектирован подковообразный вариант обделки.
Контур внутреннего очертания обделок проектируется в виде кривой, описанной вокруг габарита приближения строений.
Конструкция тоннельной обделки показана в приложении 2.
2.3 Тоннельные сооружения
При проектировании тоннеля, сооружаемого закрытым способом, следует рассматривать целесообразность сооружения в непосредственной близости от него сервисной штольни для обслуживания тоннеля при его эксплуатации, для размещения в ней коммуникаций систем жизнеобеспечения и использования ее в качестве штольни безопасности (для эвакуации людей в случае пожара или другой чрезвычайной ситуации) и дренажных целей.
В автодорожных тоннелях ниши могут, при необходимости, предусматриваться только для расположения технологического оборудования.
Камеры в автодорожных тоннелях не предусматриваются.
Ниши следует располагать с шагом по каждой стороне 60 м в шахматном порядке. Общеувязочная схема тоннеля показана в приложении В.
3 Расчет обделки на прочность
3.1 Определение внешних усилий, действующих на конструкцию
Для материала обделки был выбран бетон В25 с удельным весом и пределом прочности .
Величины вертикальных и горизонтальных нормативных нагрузок на обделки тоннелей, сооружаемых горным способом, следует определять на основании результатов инженерно-геологических изысканий и накопленных экспериментальных данных о нагрузках, полученных при измерениях в аналогичных условиях строительства. Схема для расчёта высоты свода обрушения указана на рисунке 3.1
Рисунок 3.1 – Схема для расчёта высоты свода обрушения
Высоту свода обрушения можно посчитать по формуле
()
Где пролет свода обрушения вычисляется следующим образом
, а коэффициент крепости грунта тогда высота свода обрушения
.
Вертикальная нормативная нагрузка от горного давления
()
– удельный вес грунта.
.
Горизонтальная нормативная нагрузка от горного давления
, ()
Что бы определить расчетную нагрузку необходимо учесть коэффициент надежности по нагрузке и коэффициент ответственности .
()
3.2 Определение внутренних усилий и проверка на прочность
Расчёт на прочность ведется с помощью программного обеспечения DOSBox. Ниже приведены снимки экранов с таблицей внутренних усилий (рисунок 3.1), эпюра N (рисунок 3.2), эпюра M (рисунок 3.3). Максимальный изгибающий момент , максимальная сжимающая сила , расчётная длинна элемента .
Рисунок 3.1 – полученная таблица значений M и N
Рисунок 3.2 – Эпюра усилий N
Рисунок 3.3 – Эпюра изгибающих моментов M
Проверка на прочность выполняется по следующим условию, что полученное максимальное усилие не должно превышать критических усилий в данном сечении
, (3.1)
где – расчётное сопротивление бетона на сжатие;
– длинна сечения;
Рассматривается сечение высотой и длиной 1м. Соответственно его площадь будет равна 0,63 .
(3.2)
Определим случайны эксцентриситет.
0,012
За расчётный выбирается .
Коэффициент продольно-поперечного изгиба вычислим по формуле
(3.3)
Из СП122.13330.2012 выбираем коэффициент продольно-поперечной деформации ; Коэффициент нагружения ; . Тогда получим
откуда
Тогда
, следовательно конструкция прочная, так как проверка сошлась.
Список используемой литературы
1. Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов по
Тоннелям и метрополитенам / Сост. А.К. Поправке, Ю Н Третьяков, В.С. Молчанов. Новосибирск, 1983 43 с.
2. СИиП 32 01-93. Железные дороги колеи 1520 мм. М., 1995. 20
3. СНиП 32 00-97. Нормы проектирования. Тоннели железнодорожные и автодорожные. М., 1997. 20 с.
4. Тоннели и метрополитены / Под ред. В.Г. Храпова. М., 1989. 383
5. Компанией, С.Л., Поправке Л.К., Вогородсцкий Л.Л. Проектирование тоннелей М.. 1973. 320 с.
6. ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 (1524) мм. М., 1983 27 с.
7. СНиП 2.03.01-80*. Бетонные и железобетонные конструкции М., 1985. 79 с.
8. Архангельский М.М., Джинчарадзе: Д.И., Курисько А.С. Расчет тоннельных обделок М., 1960. 344 с.