РОСЖЕЛДОР

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.