§ 127. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ1 (ч. 1)
При выборе расчетной схемы должны быть учтены ее конструктивные особенности, характер сопряжения элементов, последовательность производства работ, а также взаимодействие обделки и грунта засыпки в период строительства и эксплуатации станции.
Как показано в § 119 главы 29, сооружаемые в настоящее время открытым способом станции представляют собой конструкции, состоящие из отдельных элементов заводского изготовления.
Существенное влияние на работу обделки оказывают стыки элементов станции, которые в зависимости от характера этого влияния и конструктивного решения можно подразделить на три группы. К первой группе относятся стыки, воспринимающие расчетные усилия от нагрузок в период эксплуатации станции. Такими стыками, например, являются стык колонны с фундаментом и стык плит лотка, выполненный омоноличиванием выпусков арматуры.
Ко второй группе относятся стыки, осуществляемые сваркой закладных деталей и воспринимающие усилия лишь от нагрузок, возникающих при сборке станции. Стыки этой группы фиксируют положение элементов и обеспечивают неизменяемость конструкции станции в период монтажа. К этой группе относится стык стенового блока с плитой лотка и стык блока покрытия с прогоном. Третью группу составляют стыки, не воспринимающие расчетных усилии. Это швы между блоками покрытия, швы между стеновыми блоками и др.
На рис. 468 показана расчетная схема конструкции трехпролетной станции при работе в стадии эксплуатации. Плиты покрытия шарнирно опираются на прогоны и стеновые блоки. Прогоны и колонны связаны также шарнирно. Узел сопряжения колонны и фундамента стаканного типа принимают жестким.
Смещение подошвы стены исключается в конструкции упором в лотке и с наружной стороны — грунтом засыпки, а в расчетной схеме — постановкой горизонтальной опоры.
Если узлы конструкции нельзя с полным основанием отнести к жестким или шарнирным, в расчетной схеме принимают то из названных соединений, которое обеспечивает запас прочности.
Станции открытого способа работ, конструкции которых рассмотрены в главе 29, можно сооружать в котлованах (рис. 469) с откосами или в котлованах с вертикальными стенами, поддерживаемыми временной крепью. В каждом из способов сооружения станции можно выделить две стадии работы ее конструкции — монтажную и эксплуатационную.
Монтажная стадия работы конструкции станции при сооружении ее в котловане с откосами характеризуется наличием грунта засыпки за стенами обделки, в то время как засыпка на перекрытии отсутствует. При сооружении станции в котловане с вертикальными стенами монтажная стадия соответствует периоду, когда произведено заполнение грунтом пазух между стенами станции и креплением котлована, расстрелы сняты, засыпка на перекрытии станции отсутствует.
В эксплуатационной стадии засыпка конструкции выполнена полностью и на поверхности происходит движение транспорта.
Рассмотренные способы производства работ не предотвращают возможности смещения грунта в сторону обделки в процессе сооружения станции, а следовательно, появления предельного напряженного состояния в грунте за стенами обделки.
Принимается, что в монтажной стадии, до того как произведена засыпка на перекрытии станции, на ее стены действует активное давление грунта. За начальную величину активного давления при сооружении станции в котловане с откосами можно принимать давление от засыпки высотой h0 (рис. 469, а). С увеличением высоты засыпки активное давление увеличивается.
При сооружении станции в котловане с вертикальными стенами предельное состояние возникает в грунте за стенами котлована. Активное давление грунта на обделку в этом случае характеризуется высотой грунта Н от низа котлована до поверхности земли (рис. 469, б). Грунт между обделкой и стеной котлована можно рассматривать как передающее звено и не учитывать при определении активного давления.
В стадии эксплуатации станции стеновые блоки рассчитывают при трех положениях временной нагрузки: 1) на перекрытии и призмах обрушения; 2) только на перекрытии; 3) только на призмах обрушения. Если временная нагрузка приложена в пределах одной призмы обрушения (несимметричное загружение конструкции станции), в расчете следует учитывать силы трения, возникающие между грунтом и перекрытием станции.
Лоток станции в зависимости от конструктивного решения может быть рассчитан как плита или балка, лежащая на упругом основании. Лотковая часть работает на усилия, которые передаются от колонн и стеновых блоков, а также на гидростатическое давление.
Для станции, расчетная схема которой приведена на рис. 468, блок перекрытия рассчитывают как однопролетную свободно лежащую балку, находящуюся под воздействием вертикальной нагрузки от засыпки, от транспорта на поверхности и продольных сжимающих сил, передающихся от горизонтального давления на стены.