§ 128. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ (ч. 2)
Еще большее допущение предполагает независимой работу незамкнутых проемных и замкнутых пилонных колец, что позволяет сначала рассчитать кольца проемной части по упрощенной схеме (рис. 471). Обделки боковых тоннелей разомкнуты проемами. Опирание обделок тоннелей на перемычки принято шарнирным в связи с некоторой податливостью соединения элементов перемычки. В обделке среднего тоннеля рассчитывают только верхний свод, так как свод лотковой части, не показанный на схеме 471, а, работает в более благоприятных условиях и его назначают конструктивно.
После расчета проемной части необходимо выполнить расчет перемычки на усилия, определенные в опорных частях среднего свода или бокового тоннеля. От свода на перемычку передаются вертикальная реакция V и распор H (рис. 472). Эти усилия показаны штриховыми линиями, так как они заменены тождественной системой двух сил — нормальной N и поперечной Q. На внешнюю поверхность перемычки действует вертикальное горное давление q и горизонтальное р. Кроме того, на перемычку от свода передается распределенный момент М. Так как соединение свода с перемычкой принято шарнирным (см. рис. 471) и тем самым обеспечен запас прочности для свода, то может быть исключено действие момента. Однако в действительности усилия такого рода, скручивающие перемычку, существуют. Точное аналитическое определение этих усилий проблематично в связи с трудностью численного определения степени заделки свода в перемычке.
К факторам, затрудняющим точный расчет перемычки, относятся:
- 1) совместность работы перемычки и находящейся с ней в контакте породы на действие усилий Q и М;
- 2) совместность работы перемычки и скрепленных с ней пятовых частей опирающегося на нее свода на действие всех передающихся на перемычку усилий;
- 3) двоякая кривизна перемычки, расположенной не на плоскости, а на цилиндрической поверхности.
Перечисленные осложнения в работе перемычки вынуждают ограничиваться лишь приближенным определением усилий в этой части конструкции и принимать для ее расчетной схемы существенные упрощения, но идущие в запас прочности. Например, можно рекомендовать выделить главный силовой фактор — передающиеся со свода распределенные силы N — и рассчитывать на эти силы перемычку как плоский — бесшарнирный свод переменного сечения.
Следующим этапом расчета конструкции, расчлененной на плоские элементы, является определение внутренних усилий в пилонной части обделки. Ее расчетная схема (см. рис. 471, б) имеет вид трех колец переменной жесткости, работающих независимо друг от друга. Смежные части колец, составленные из усиленных тюбингов, обозначены более жирными линиями. В точках контуров, соответствующих местам опирания перемычек на пилоны, приложены усилия M1, N1, Q1 и М2, N2, Q2, передающиеся с пят перемычек на пилоны. Усилия М2, N2 и Q2 определяют из расчета нижней перемычки бокового тоннеля. Моменты М1 и М2, скручивающие перемычки, в пилонных кольцах вызывают изгиб. В рассматриваемой плоской схеме не учитывают передачу опорного момента в перемычке на рамное кольцо. Этот опорный момент действует в плоскости перемычки, перпендикулярной плоскости рамного кольца.
Передача усилий с перемычки на кольца пилона происходит неравномерно. Рамные кольца, на которые непосредственно опирается перемычка, нагружены больше, а внутренние кольца пилона — меньше из-за некоторой податливости болтовых связей. Поэтому после определения усилий в пилонной части обделки проверку прочности рамных колец необходимо проводить с учетом неравномерности распределения усилий — умножением их погонных значений на величину коэффициента перегрузки k. Рекомендуется назначать значение k = 1,5.