- •Ю.С.Фролов Проектирование станций метрополитена
- •Содержание
- •1. Состав и содержание проекта
- •Примерное содержание пояснительной записки
- •1. Исходные данные для проектирования.
- •2. Исходные данные для проектирования
- •Анализ инженерно-геологических условий
- •4. Определение основных размеров станционного
- •Объемно - планировочное решение станционного комплекса
- •6. Проектирование конструкций станций
- •6.1 Общие требования к проекту
- •6.2. Материалы конструкций станций.
- •6.3. Конструкции станций, сооружаемых закрытым способом
- •6.4. Конструкции станций, сооружаемых открытым способом
- •Выбор и обоснование варианта конструктивного решения платформенного участка станции.
- •Оценка несущей способности станционных конструкций
- •7.1. Нагрузки и воздействия
- •7.2. Расчет конструкций станции.
7.2. Расчет конструкций станции.
Наиболее важным этапом расчета является выбор расчетной схемы. Расчетную схему станции необходимо выбирать таким образом, чтобы она с возможно большим приближением отражала действительные условия работы конструкции в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий, конструктивных особенностей и материала обделки, а так же принятых методов производства работ. При назначении расчетной схемы неизбежны определенные допущения, позволяющие использовать для расчета известные методы строительной механики. Принятые допущения должны обеспечивать запас прочности.
Станционное сооружение представляет собой конструкцию, длина которой значительно превышает ширину, поэтому для расчета выделяется плоская система размером, равным ширине типового элемента конструкции вдоль оси станции. Например, для пилонпых и колонных станций, сооружаемых закрытым способом, и сборных одпосводчатых станций этим размером является ширина колец обделки или блоков свода, для колонных станций, сооружаемых открытым способом,— ширина плит перекрытия; для одпосводчатых и колонных из монолитного железобетона — полоса шириной 1 м вдоль оси станции. Расчетная нагрузка должна быть приведена также к ширине этого элемента.
В курсовом проекте за расчетную схему конструкции станции следует, как правило, принимать ту, которая соответствует работе конструкции в эксплуатационный период. Принятая расчетная схема должна быть согласована с руководителем проектирования.
Расчет должен производиться на ЭВМ по стандартным программам, позволяющим рассчитывать как конструкцию станции в целом, так и отдельные ее элементы.
Расчет конструкций станции выполняется по схеме стержневой системы в упругой среде. Расчет допускается проводить исходя из предпосылки линейной работы материала обделки и грунтового массива с использованием данных по коэффициенту упругого отпора, которые рекомендуется принимать по таблице 7.1
Для расчета используется программное обеспечение РК-6, установленное в дисплейном классе. Эта программа позволяет рассчитывать любые конструкции, расчетную схему которых можно представить стержневой системой, в том числе конструкции подземных станций метрополитена. Программа позволяет также производить расчет отдельных элементов конструкций, таких, как ригели, колонны, перемычки в проходах пилонных станций балки на упругом основании, многопролетные неразрезные балки и различные рамные конструкции. В основу программы положен известный метод Метрогипротранса для расчета подземных сооружений.
Программа позволяет вести расчет на любые сочетания сосредоточенных и равномерно распределенных нагрузок. При этом сосредоточенные нагрузки задаются в узлах моментами, вертикальными и горизонтальными силами. Распределенная нагрузка может иметь любую форму, но в пределах каждого стержня должна задаваться постоянной, т. е. криволинейное ее очертание по периметру конструкции заменяется ломаным.
Табл.7.1
Грунты в сечении выработки |
Коэффициент отпора, Н/см3 (кгс/см3) |
|
при удельном давлении на грунт до 0,4 МПа (4 кгс/см2) |
при удельном давлении на грунт свыше 0,4 МПа (4 кгс/см2) |
|
Скальные средней прочности (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 25-40 МПа (250-400 кгс/см2): |
||
слаботрещиноватые сильнотрещиноватые |
1000-1500(100—150) 400—600 (40-60) |
1000-1500(100—150) 400-600 (40-60) |
Скальные средней прочности и малопрочные (временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии 8—25 МПа (80—250 кгс/см2): |
||
слаботрещиноватые
сильнотрещиноватые
|
700—1000 (70—100) 200-400 (20-40) |
700—1000 (70—100) 200-400 (20-40) |
Глины твердые ненарушенные
|
150-250(15-25) |
80-150 (8—15) |
Глины полутвердые или твердые нарушенные |
100—200 (10—20) |
50—100 (5—10) |
Крупнообломочные, пески плотные |
70-100 (7—10) |
50-70 (5-7) |
Расчетная схема конструкции вычерчивается в масштабе 1 : 20. Если расчетная схема и нагрузки симметричны относительно оси ординат, то рассчитывается половина конструкции. Координатные оси должны совпадать с осями симметрии расчетной схемы (если она симметрична). При переходе от реальной конструктивной формы к стержневой системе узлы рекомендуется размещать по нейтральной оси элементов в точках:
пересечения осей ординат и абсцисс с контуром расчетной схемы;
расположения шарниров в конструкции;
изменения формы сечения смежных элементов конструкции;
скачкообразного изменения размеров сечения смежных элементов;
прямолинейных элементов конструкции с расстоянием между узлами не более двух метров.
Узлы со свободным опиранием элементов конструкции (например, узел опирания перекрытий станции открытого способа работ через ригель на колонну или на плиту основания через прогон) обозначаются в расчетной схеме одним шарниром.
Общее количество стержней и узлов не должно превышать 25. Все узлы расчетной схемы нумеруются по часовой стрелке, начиная с единицы.
Принципы построения расчетных схем для наиболее распространенных конструкций станций, сооружаемых закрытым и открытым способами изложены в [1] стр.279-291. В зависимости от особенностей конструкции и прочностных характеристик грунта расчетные схемы должны быть соответствующим образом откорректированы.
Программа предусматривает наличие упругих опор (упругого отпора) по всему контуру конструкции. Реальная зона действия отпора определяется автоматически в ходе расчета.
Результатом статического расчета является определение величин деформаций и внутренних усилий в элементах конструкции. Значения этих величин должны быть представлены в пояснительной записке в виде соответствующих эпюр.
Используя величины этих усилий, рассчитывают прочность сечений конструкции по предельным состояниям ([1] стр.298-304 и [5] стр.73-84).
В курсовом проекте следует привести расчетные схемы перемычки над проходами пилонной станции, внутренних несущих конструкций колонной станции (ригеля и колонны).
Выполненные расчеты должны быть иллюстрированы в пояснительной записке соответствующими схемами.
Литература
Метрополитены. Учебник. Фролов Ю.С., Голицынский Д.М.,
Ледяев А.П., М. Желдориздат, 2001. 523с.
2. Метрополитены на линиях мелкого заложения. Фролов Ю.С., Крук Ю.Е.
М. ТИМР, 1994. 243с.
3. Разработка локальных смет с использованием программы «SMETA
WIZARD».Методические указания. Соколов М.Ю., Новиков А.Л. СПб,
ПГУПС. 2008.20с.
4. Справочник инженера-тоннельщика. Под ред. Меркина В.Е.,М.
Транспорт, 1993.389с.
5. Тоннели, сооружаемые щитовым способом. Иванес Т.В. СПб, ГУПС, 2005. 88с.
6. СНиП 32-02-2003. Нормы проектирования.«Метрополитены» М.: Стройиздат, 2004. 33с.
7. СП 32-105-2004 Свод правил по проектированию и строительству метрополитенов
8. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. 01.01.86.
М., 1985. 79 с.