§ 127. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ (ч. 2)

Продольный прогон станции в зависимости от его конструктивного решения рассчитывают на действие вертикальных нагрузок как простую или двухконсольную однопролетную балку и проверяют на кручение, возникающее в случае расположения временной нагрузки на одном из примыкающих к прогону пролетов.

Колонна имеет шарнирное соединение с прогоном; ее рассчитывают как центрально сжатый элемент на нагрузки, передающиеся с прогона.

При расчете конструкции станции следует учитывать, что грунт засыпки не только создает нагрузку на обделку станции и передает давление от нагрузки, приложенной к поверхности, но и является средой, работающей совместно с обделкой. Характер взаимодействия обделки и грунта засыпки в значительной степени зависит от способа раскрытия котлована, в котором сооружают станцию, и способа выполнения засыпки.

В монтажной стадии под действием активного давления грунта стены обделки деформируются внутрь станции, что вызывает некоторое перераспределение величины давления по высоте обделки. При этом полная величина активного давления почти не изменяется и может быть определена обычным способом, как для сыпучих грунтов.

По мере засыпки котлована выше уровня перекрытия станции в стенах обделки возникают усилия, вызывающие их деформации в сторону грунта. Расположение временной нагрузки на поверхности над станцией или в пределах одной призмы обрушения (несимметричное загружение) также вызывает деформации противоположной стены в сторону грунта. В этом случае величина давления грунта зависит от величины деформации стены и составляет промежуточное значение между величиной активного давления и величиной предельного пассивного давления;

(267)

где q_z — величина давления грунта на обделку на расстоянии z от верха стены; q_аz — величина активного давления грунта на расстоянии z от верха стены; q_пz — величина пассивного давления грунта на расстоянии z от верха стены.

Если исходить из теории местных деформаций, величину пассивного давления грунта можно определить по формуле

(268)

где y_z — величина прогиба стены обделки на расстоянии z от верха стены; k_обz — обобщенный коэффициент упругого отпора на глубине z от верха стены обделки.

Обобщенный коэффициент упругого отпора учитывает деформации грунта засыпки и деформации грунта за стенами котлована и выражается зависимостью

,

(269)

где k_1z — коэффициент упругого отпора засыпки; k_2z — коэффициент упругого отпора грунта за стенами котлована.

Коэффициент упругого отпора засыпки определяется по формулам: при сооружении станции в котловане с откосами

,

(270)

где

(271)

при сооружении станции в котловане с вертикальными стенами

.

(272)

Модуль общей деформации грунта Е₀, входящий в формулы (270) и (272), устанавливают для заданной плотности засыпки при лабораторных испытаниях грунта.

Величину коэффициента упругого отпора k_2z можно устанавливать по результатам полевых испытаний грунта или принимать по данным, имеющимся в технической литературе.

Полученная по формуле (267) величина давления грунта на стены станции не должна превышать величины пассивного давления грунта, вычисленной по теории предельного равновесия.

Таким образом, при расчете конструкции станции на нагрузки, вызывающие деформации стен в сторону засыпки, стеновой блок можно рассматривать как сжато-изогнутую балку, лежащую на упругом основании с переменным или постоянным по длине коэффициентом упругого отпора.

Рассмотренные выше приемы учета взаимодействия элементов конструкции станции и грунта могут быть распространены и на такие конструкции, как односводчатая станция мелкого заложения, и конструкция, стены которой сооружаются в траншеях.

Свод станции, состоящий из двух элементов, рассчитывают по схеме трехшарнирной арки, а в случае омоноличивания замковой части — по схеме двухшарнирной арки с учетом осадки опор. Массивные опоры свода рассчитывают как жесткие диски, воспринимающие усилия от свода. В связи с тем что свод таких конструкций пологий, отпор, возникающий в его пятовых частях, незначителен и может не учитываться.

Несущая способность элементов станций, сооружаемых открытым способом, проверяется по нормам проектирования СНиП II-Д.7-62.