Основные расчеты щитов
Проектируя конструкцию щита, геометрические размеры определяют, исходя из следующих данных. Внутренний диаметр оболочки щита должен превышать наружный диаметр тоннельной обделки на величину строительного зазора, обычно принимаемого равным — диаметра обделки. Этот зазор необходим для обеспечения маневренной способности щита, т. е. для ведения работ на кривых в плане и профиле, а также для облегчения сборки обделки. Наружный диаметр Dщ оболочки щита (см. рис. VIII.2) определяют по формуле В устойчивых породах оболочку помещают только в верхней части щита, тогда Dщ = 1,008d+δ. Полную длину Lщ щита определяют как сумму длин его основных элементов: Ширину ножевого кольца принимают в зависимости от характера проходимых пород, но не менее 1—1,2 м по условиям удобства и безопасности работы проходчиков, ширину опорного кольца — в зависимости от длины щитового домкрата, в свою очередь зависящей от ширины кольца обделки. Длину хвостовой части оболочки назначают как сумму длин перекрытия обделки и конструктивной части щитового домкрата, выходящей за пределы опорного кольца (75—90 см). Маневренная способность щита может быть проверена отношением полной длины щита к его диаметру; в среднем должно быть: Lщ:Dщ=0,75. В щитах больших поперечных размеров это отношение может быть уменьшено до 0,4, а в щитах небольших размеров, наоборот, увеличено до 1,0 и более. Полное сопротивление, преодолеваемое домкратами при перемещении щита, ΣW = W1 + W2 + W3, Общее выражение для определения W1 имеет вид Остальные обозначения прежние (см. рис. VIII.2). Сопротивление W2 зависит от качества проходимых пород и от способа ведения работ в забое. Так, при проходке в породах, требующих применения забойных домкратов: При проходке в породах способом частичного врезания по контуру ножевого кольца: При проходке в разжиженных породах способом вдавливания: Сила трения между оболочкой щита и обделкой весьма незначительна; ее определяют из уравнения: При перекосах щита несколько возрастает W3 за счет вовлечения в работу составляющей (нормальной к обделке) суммарной силы щитовых домкратов. Расчетную силу щитовых домкратов принимают с некоторым запасом, учитывающим дополнительное сопротивление при твердых включениях в забое, т. е. Σp = кΣW. Из этого уравнения находят силу одного домкрата: Расчет щитового домкрата ведут на силу р по заданной интенсивности давления рабочей жидкости q (в кГ/см2) с учетом потерь на трение Δp в сальниковом уплотнении. Диаметр поршня домкрата: Толщина стенок цилиндра с = ra—r. Диаметр плунжера d1 принимают, исходя из производственного требования иметь величину силы домкрата для нерабочего перемещения, равную 25% его рабочей силы. Таким образом, Производительность насоса П=Qq атмосферо-литров в минуту. Несущую конструкцию щита обычно рассчитывают на аварийную нагрузку, условно рассматривая щит как плоскую систему, Сечения отдельных литых элементов подбирают с учетом возможности их заводского изготовления, толщина элементов должна быть более 20 мм. Допускаемое при этом недонапряжение элементов является некоторым запасом в конструкции на воспринятие непредвиденных динамических усилий, возникающих при перекосах щита. Нагрузку в расчете принимают равномерно распределенной по горизонтальной проекции щита (включая оболочку) на совместно работающее ножевое и опорное кольца. Соединение перегородок с кольцевой конструкцией принимают шарнирным. Расчеты ведут методами строительной механики (обычно методом сил с использованием условий симметрии нагрузок и конструкции), проверяя продольное сечение всей несущей конструкции. Болтовые соединения рассчитывают по наибольшему значению положительного и отрицательного моментов и соответствующей нормальной силе. Расчету подлежат также горизонтальные перегородки, работающие на растяжение. Вертикальные перегородки ставят конструктивно с учетом условий производства работ. |