§ 125. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК (ч. 1)

Расчет конструкций станций метрополитена выполняют при различных сочетаниях нагрузок, которые, как и для других подземных сооружений, в зависимости от степени вероятности их возникновения подразделяются на основные, дополнительные и особые. И здесь наибольшее практическое значение имеют основные сочетания нагрузок.

В сложных геологических и гидрогеологических условиях расчетная величина горного давления может быть установлена при помощи натурных измерений в разведочных выработках, а также современными методами моделирования подземных сооружений и окружающего горного массива.

Расчет конструкций станций по несущей способности выполняют на действие расчетных нагрузок, а по раскрытию трещин и деформациям — на действие нормативных нагрузок в соответствии с указаниями СНиП.

Для конструкций, сооружаемых открытым способом, нагрузки постоянные и временные, а также коэффициенты перегрузок к ним определяют в соответствии с указаниями СНиП II-Д.7-62 и СНиП II-Д.3-68.

К постоянным нагрузкам относятся вертикальное давление грунта q, горизонтальное давление р, собственный вес конструкции и гидростатическое давление. Методика их определения рассмотрена ранее (см. главу 9, § 34).

Нормативную нагрузку от собственного веса конструкции определяют по проектным объемам элементов конструкции и объемным весам материалов. Наибольшее значение имеет учет веса перекрытия.

Нормативную нагрузку от гидростатического давления учитывают в невыгодном сочетании, а давление грунта в этом случае определяют с учетом его взвешенности в воде.

Как известно, расчетные величины постоянных нагрузок получают как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегрузок.

К временным силовым воздействиям на конструкции станций, сооружаемых открытым способом, относится дополнительное давление грунта, возникающее от нагрузок, находящихся на поверхности над станцией и в пределах призмы обрушения. Нагрузки могут быть железнодорожные, колесные или автомобильные. Указания по их определению, а также коэффициенты перегрузки и коэффициенты динамичности содержатся в СНиП II-Д.7-62. От нагрузки на поверхности возникает дополнительное вертикальное и горизонтальное давление грунта.

Вертикальное давление от железнодорожной нагрузки распределяется в грунте под углом 26,5° к вертикали от концов шпал (рис. 462).

Нормативная величина вертикального давления грунта от железнодорожной нагрузки типа СК может быть определена по формулам:

при одном пути

при двух путях

где K — класс нагрузки; n — коэффициент, зависящий от числа загружаемых путей; a, b, l — составляющие ширины зоны загружения (см. рис. 462). Значения K и n даны в СНиП II-Д.7-62.

Вертикальное давление грунта от колесной нагрузки НК-80 и автомобильной Н-30 определяют по схемам, приведенным на рис. 463.

Величину нормативного вертикального равномерно распределенного давления определяют по следующим формулам:

от нагрузки НК-80

где Р — вес машины (Р = 80 Т); А = а + 2с + 2 (H – с) tg 30°; В = b + 2с + 2 (H – с) tg 30°; а = 3,8 м; b = 3,5 м;

от нагрузки Н-30:

где Р₁ — давление на переднюю ось машины (Р₁ = 6 тс); Р₂ — давление на заднюю ось (Р₂ = 12 тс); А₁ = а₁ + 2с + 2 (H – с) tg 30°; A₂ = а₂ + 2с + 2 (H – c) tg 30°; а₁ = 0,2 м; а₂ = 1,8 м; В = 3 м.

Если линии, по которым принято распределение давления в грунте (рис. 463, б), пересекаются, то нормативная величина давления грунта от нагрузки Н-30 может быть определена по формуле

Для расчета принимают наибольшую величину давления из полученных по формулам (259) — (262).

Выбирают такое расположение нагрузки над сооружением, которое соответствует невыгодным условиям работы ее элементов.

Дополнительное горизонтальное давление от подвижной нагрузки на поверхности определяют по схеме, приведенной на рис. 464.

Оно распределяется по высоте стены на участке h

В зависимости от глубины заложения станции дополнительное давление грунта от подвижной нагрузки на поверхности, как вертикальное, так и горизонтальное, может быть сплошным (при значительной глубине) или прерывистым (при малой глубине).

Для конструкций, сооружаемых закрытым способом, постоянные и временные нагрузки и коэффициент перегрузок к ним определяют в соответствии с указаниями СНиП II-Д.3-68.

К числу постоянных силовых воздействий относятся нагрузка от давления горных пород, гидростатическое давление и собственный вес конструкции. Нагрузка от горного давления является главным внешним силовым фактором.