На спуск:

3. i=3;l₃=600 м, k₁=0,01 кг/c=10 г/с;

.

.

.

Время нахождения поезда в тоннеле

С_к=0,05 г/м³.

Тогда получаем:

Таким образом получаем

(г/м³).

Для того, чтобы к концу расчётного времени (15 мин=900 с) концентрация СО в тоннеле достигла ПДК, необходимо подать в тоннель свежий воздух в следующем объёме:

м³/c.

Проверка скорости движения воздуха в тоннеле:

м/c <6 м/c.

Следовательно, допустима продольная система вентиляции, при которой воздуховодом слу­жит тоннель, вдоль которого перемеща­ется воздух.

Эффективность продольной вентиля­ции в значительной степени зависит от направления и силы естественной тяги, а также от поршневого эффекта подвиж­ного состава. Для приспособления к этим факторам обычно применяют вен­тиляционные установки реверсивного типа, позволяющие изменять направле­ние подачи воздуха в соответствии с кон­кретной обстановкой в тоннеле.

Для усиления эффективности искус­ственной вентиляции наиболее целесообразна подача воздуха в тоннель в на­правлении движения подвижного соста­ва с использованием его поршневого эффекта. Однако в однопутных желез­нодорожных тоннелях с тепловозной тя­гой рекомендуется подавать воздух на­встречу поезду, в особенности при его движении на крутой подъем.

В курсовом проекте принимаем продольную вентиляцию тоннеля.

5. Выбор и обоснование расчетной схемы

Исходные данные:

На участке с крепостью f=3 обделка подковообразного очертания с обратным сводом.

Основные геометрические размеры: высота H=9,651 м, толщина свода меняется от 0,65 до 1,7 м, ширина B=12,02 м.

класс В25

Основные физико-механические характеристики горной породы: коэффициент прочности f=3, кажущийся угол внутреннего трения φ=60º, объемная масса грунта γ=2,7т/м³, модуль упругости E=3000000тс/м².Расчетная схема представлена на рис. 2.

Рис. 1 Расчетная схема горной обделки

6. Оценка несущей способности

   1. 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. 3);

Рис. 2. Схема нормативных и расчетных нагрузок.

где В - пролет выработки;

h - высота выработки;

L - пролет свода естественного равновесия ;

h₁ - высота свода;

H - глубина залегания выработки;

q_н - нормативное вертикальное горное давление;

P_н - нормативное горизонтальное горное давление.

Тогда справедливы следующие формулы:

Собственный вес обделки определится по формуле:

ГдеG-вес сводчатой части обделки

В итоге принимаем:

1,5*q^н+1,2*q^св= 1,4*26,06+1,2*3,33=40,48 т/м³

p^н*1,2=1,49*1,2=1,8т/м³

Коэффициент упругого 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.

Эпюры

рис. 3 эпюра M

рис. 4 эпюра N

рис 5. Эпюра Q

Проверка прочности обделки.

После определения внутренних усилий (изгибающих моментов и нормальных сил) проверяют прочность бетонных сечений. Для этого вычисляют величину предельной нормальной силы N_П, которую может воспринять данное сечение, и сравнивают её с величиной нормативной силы N, полученной при статическом расчете для этого же сечения. При этом должно соблюдаться условие N_П > N.

Проверку прочности тоннельной обделки проводим для наиболее загруженных сечений 1 и 12 .

Для сечения 1.

е₀=1,35 м ˃ 0,45*h=0,45*0,85=0,37 м;

где h – толщина стержня.

где - коэффициент условия работы ( =0,9);

- коэффициент, учитывающий вид бетона ( =1 ); R_bt- расчетное сопротивление бетона растяжению (R_bt =180 кгс/см² ). b - ширина сечения ( b=100 см ); h - высота сечения (85 см ).

- зависит от величины смещений (= 0,8)

- коэффициент учитывающий влияние прогиба ( = 1)

Производим проверку: =157,7 тс >N=56,214 тс. Проверка выполняется, прочность обделки обеспечена.

Для сечения 12.

е₀=1,52 м ˃ 0,45*h=0,45*1,14=0,51 м;

где h – толщина стержня.

где - коэффициент условия работы ( =0,9);

- коэффициент, учитывающий вид бетона ( =1 ); R_bt- расчетное сопротивление бетона растяжению (R_bt =180 кгс/см² ). b - ширина сечения ( b=100 см ); h - высота сечения (114 см ).

- зависит от величины смещений (= 0,8)

- коэффициент учитывающий влияние прогиба ( = 1)

Производим проверку: =256,5 тс >N=94,7 тс. Проверка выполняется, прочность обделки обеспечена.

Список использованной литературы:

1. «Проектирование тоннелей, сооружаемых горным способом» - методические указания, Ю.С.Фролов, ПГУПС, 1983 г.

2. «Тоннели и метрополитены» - В.Г.Храпов, Е.А.Демешко – М.; Транспорт, 1989 г.

3. Методические указания для курсового и дипломного проектирования Тоннели, сооружаемые горным способом. Фролов Ю.С., Иванес Т.В.