Конструкция чугунной тюбинговой обделки кругового очертания.

Кольцо представленной чугунной обделки состоит из элементов трёх типов. Наибольшее число элементов имеют один типоразмер и поэтому эти элементы называют «нормальными» и обозначают буквой Н. Для удобства монтажа кольца под защитой хвостовой оболочки проходческого щита, в конструкцию обделки вводятся ещё два типа элементов. Два тюбинга типа С имеют скошенный под углом градусов внутрь кольца продольный борт («скошенные» или «смежные» элементы), а один тюбинг К имеет клиновидную форму с продольными бортами, скошенными сторону наружной поверхности обделки («замковый» или «ключевой» элемент).Этот тюбинг монтируется в последнюю очередь, заводясь в кольцо изнутри тоннеля в радиальном направлении. По мере монтажа кольца обделки тюбинги соединяются между собой болтовыми связями в продольных бортах. Соединение колец чугунной обделки между собой осуществляется при помощи болтовых связей, устанавливаемых по кольцевым (поперечным) бортам.

Как правило, в продольных (радиальных) стыках чугунных тюбинговых обделок устанавливаются болтовые связи, однако, в определённых условиях продольные стыки бывают шарнирными, цилиндрической формы и без болтовых связей. Для обеспечения правильного взаимного расположения тюбингов в кольце обделки, в конструкцию шарнирного стыка вводятся монтажные шпильки.

Количество тюбингов в кольце обделки зависит, в основном, от диаметра тоннеля, так как линейные размеры тюбинга, по условиям их отливки, ограничены величиной 2 метра. Зная внутренний диаметр обделки и конструкцию продольного стыка можно предварительно назначить высоту борта тюбинга hб, затем определяется диаметр разбивочной линии (Dразб.= Dвн + hб), по которой будут располагаться болтовые отверстия в поперечных (кольцевых) бортах. Рекомендуется устанавливать болтовые связи по кольцевому борту с шагом 400 – 450 мм. Учитывая, что размер тюбинга по дуге рекомендуется принимать не более 2000 мм, по кольцевому борту каждого тюбинга располагают 3 или 4 болтовых отверстия (см.рисунок)

Таким образом, число длину тюбингов в кольце обделки можно определить по формуле:

L= =1.95 м

Ширина кольца обделки, то есть размер тюбинга по продольному борту b, в отечественных чугунных обделках принят равным 1, 0 м. для обделок перегонных тоннелей и 0, 75 м для станционных тоннелей метрополитенов.

Обделка из чугунных тюбингов с плоским железобетонным лотковым элементом.(см.рисунок)

Соединение лоткового элемента со смежными с ним предлотковыми тюбингами обеспечивается благодаря установке в железобетонный элемент закладных деталей, обеспечивающих установку болтовых связей

. Соединение железобетонного лоткового элемента с чугунным тюбингом:

1- железобетонный элемент; 2- чугунный тюбинг; 3- четырёхгранник на головке болта;

4 – болт; 5- шайба; 6- чеканочная канавка; 7- закладная втулка с гайкой; 8 –анкер.

Ширина плоской поверхности лоткового элемента Bл и соответственно его центральный угол определяются удобством расположения на этой плоскости двух откаточных путей. В существующих конструкциях обделок с плоским лотковым элементом Вл находится в пределах 2, 2 – 2, 7 метра.

Основным недостатком рассмотренной конструкции является невозможность осуществления перевязки продольных стыков, что приводит к снижению жёсткости обделки относительно предыдущего варианта. Однако, если в конструкцию обделки ввести ещё один тип тюбинга, можно добиться перевязки продольных стыков обделки за исключением стыков между лотковым элементом и смежными с ним тюбингами. Тюбинг этого типа равен половине нормального тюбинга и поэтому получил название «половинного» П. Половинный тюбинг устанавливается рядом с лотковым элементом поочерёдно то слева, то справа от него, благодаря чему все продольные стыки смещаются то в одну, то в другую сторону относительно вертикальной оси тоннеля (см.рисунок)

При определении количества «длинных» тюбингов в кольце обделки с плоским лотком следует иметь в виду, что длина разбивочной линии Lразб. определяется без учёта длины дуги, приходящейся на лотковый элемент, а если в обделке предусмотрена перевязка продольных стыков, необходимо учесть ещё два болтовых отверстия половинного тюбинга.

L половинного тюбинга =1, 95/2=97, 5м

.

3. Расчёт тоннельных обделок

Конструкции подземных сооружений рассчитывают на наиболее невыгодные (основные и особые) сочетания нагрузок и воздействий.

Основные сочетания включают: собственный вес конструкции, горное и гидростатическое давление, длительно действующие временные нагрузки и факторы, кратковременные нагрузки от наземного и внутритуннельного транспорта, а также воздействия, возникающие в процессе сооружения тоннеля.

Особые сочетания состоят из постоянных нагрузок, наиболее вероятных временных и одной из особых (сейсмической или другой) нагрузок или воздействий.

Вес железнодорожного подвижного состава в устойчивых грунтах передается непосредственно на грунт, а при наличии обратного свода – через него.

В обоих случаях воздействие подвижного состава в малой степени влияет на усилие в верхней, наиболее напряженной части обделки.

Нормативные строительные нагрузки принимают в соответствии с конкретными характеристиками используемого при сооружении тоннеля оборудовании.

Расчетные нагрузки получают умножением нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки n, значение которых принимается с учетом характера влияния данной обделки (нагрузки) на работу конструкции.