§ 126. ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ

Выбор расчетной схемы конструкции — первый и важнейший этап расчета. При назначении расчетной схемы приходится делать допущения, позволяющие применить для расчета известные методы строительной механики. Принятые допущения должны обеспечивать запас прочности.

Станционное сооружение представляет собой конструкцию, длина которой значительно превышает ширину, поэтому по аналогии с расчетом горных тоннелей и перегонных тоннелей метрополитена здесь также выделяют для расчета плоскую систему размером по длине станции, равным 1 пог. м. Такой подход, упрощает расчетную схему, но является менее обоснованным, чем для других тоннельных сооружений, так как конструкция станции по ее длине изменяется и, за исключением однопролетных и односводчатых решений, представляет собой чередование проходов и опор перекрытия. В этом случае необходимо, чтобы выделенный, для расчета плоский элемент конструкции имел длину, равную размеру типовой секции — повторяющегося по длине станции звена.

Дальнейшее развитие расчетов конструкций станций метрополитена позволит перейти от плоской расчетной схемы к пространственной, в которой, учитывается работа элементов типовой секции как в поперечном, так и в продольном направлении.

При выборе расчетной схемы необходимо проанализировать работу конструкции и отдельных ее элементов не только в эксплуатационной стадии, но и в течение всего процесса ее сооружения, так как при постройке отдельные элементы конструкции могут работать в более невыгодных условиях, чем при эксплуатации сооружения.

Рассмотрим некоторые невыгодные схемы статической работы станции периода строительства (рис. 467).

Невыгодные расчетные схемы конструкции станции сооружаемой открытым способом пилонного типа и колонного типа
Рис. 467. Невыгодные расчетные схемы конструкции станции:
а — сооружаемой открытым способом; б — пилонного типа; в — колонного типа

На расчетной схеме станции, сооружаемой открытым способом (см. рис. 467, а), учтена односторонняя боковая засыпка, при которой в конструкции возникнут усилия, которые не могут появиться после завершения строительства. Для предотвращения опасных деформаций необходима постановка диагональных связей, отмеченных штриховыми линиями, и обеспечение жесткости в узлах.

Весьма невыгодной представляется схема работы бокового тоннеля пилонной станции при раскрытии выработки среднего тоннеля (см. рис. 467, б). В этом случае с одной стороны бокового тоннеля фактически снимается отпор породы, и в этой части обделка сопротивляется деформациям в сторону выработки среднего тоннеля только за счет своей жесткости, так как сопротивление оставшихся целиков практически не играет роли.

Еще более невыгодной может показаться схема работы бокового тоннеля при проходке среднего зала колонной станции, когда плоскость обнажения становится еще больше, никаких целиков не остается и при подведении лотковой части среднего тоннеля приходится обнажать опорную часть колонн (см. рис. 467, в).

Если такие схемы принять за расчетные, сооружения приобретут запасы прочности, совершенно излишние в эксплуатационной стадии.

Анализ работы конструкции в процессе строительства необходим для принятия мер предотвращения или уменьшения деформаций колец, находящихся в невыгодных условиях. К таким мерам относится постановка временных связей и раскрытие выработки короткими по длине станции участками так, чтобы благодаря совместности работа временно перегруженных колец облегчалась соседними кольцами, работающими в нормальных условиях.

В большинстве случаев за расчетную схему конструкции станции принимают ту, которая соответствует окончательной эксплуатационной стадии.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены