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

1. 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.

60