§ 128. РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ, СООРУЖАЕМЫХ ЗАКРЫТЫМ СПОСОБОМ (ч. 4)

В качестве упрощенных схем для расчета станций колонного типа в настоящее время используют плоские расчетные схемы типовых секций, в которых работа конструкции в продольном направлении не учитывается (рис. 476).

Упрощенные схемы конструкции станции колонного типа
Рис. 476. Упрощенные схемы конструкции станции колонного типа:
а — действительная схема конструкции: б — действительная расчетная схема по методу сил; в — то же, по методу перемещений

В этом случае также выделяют типовую секцию, характеристики которой удобно приводить к 1 пог. м. Для приведения характеристик колонны к 1 пог. м их величины нужно разделить на длину типовой секции.

Действительная и упрощенные расчетные схемы чугунной обделки колонной станции с плоским лотком среднего тоннеля (слева) и с обратным сводом (справа) показаны на рис. 476, а. Использовав прием Метропроекта, из этих схем получают рабочие расчетные схемы, по которым можно вести расчет методом сил (рис. 476, б).

В настоящее время в проектной практике для расчета колонных станций наибольшее распространение получил метод перемещений с соответствующей расчетной схемой конструкции (рис. 476, в), где распределенное упругое основание заменено рядом упругих опор. Во всех расчетных схемах учтен непрерывный отпор породы по боковым поверхностям крайних тоннелей и в нижней части конструкции. В запас прочности не учтен отпор, возникающий в области верхних опорных узлов, где на разность распоров опирающихся на колонны сводов одновременно и совместно с конструкцией работает клиновидная часть массива породы, залегающая над смежными частями сводов (рис. 477). В конструкциях со сводами, расположенными в одном уровне (рис. 477, а), эта клиновидная часть сопротивляется сдвигу по горизонтальной плоскости АА, проходящей через шелыги обделок. При различных уровнях расположения среднего и крайнего сводов (рис. 477, б) разность распоров обычно бывает большая, но и часть массива, осуществляющая отпор, в этом случае будет значительно больше. Совместная работа обделки и породы будет обеспечиваться не только сопротивлением сдвигу в плоскости ББ, но и упругими свойствами части массива, расположенного ниже этой плоскости.

Схемы учета клиновидной части массива
Рис. 477. Схемы учета клиновидной части массива

Отпор на этом участке обделки может быть учтен постановкой упругой опоры (рис. 477, в). Для шарнирных конструкций, выполненных из блоков, постановка такой опоры необходима, так как в ином случае система становится изменяемой.

В плоской расчетной схеме не учитывается работа продольного элемента — прогона, поэтому его расчет выполняют отдельно. В колонных станциях рассматриваемого типа нагрузка на этот элемент конструкции может быть определена и без предварительного расчета станционной обделки (рис. 478). Нагрузку на прогон определяют как произведение погонной нагрузки q (тс/пог.м) на сумму полупролетов, опирающихся на прогон сводов L (м).

Схема нагрузки на прогон
Рис. 478. Схема нагрузки на прогон

Так как изгибающийся прогон в рассматриваемой конструкции так же, как и перемычка в конструкции пилонной станции, работает совместно с частью обделки, которая передает на него нагрузку и скреплена с ним, то неучет совместности в работе этих частей конструкции идет в запас прочности.

В качестве расчетной схемы прогона могут быть приняты бесшарнирный свод, свод с шарниром в замке, балка переменного сечения, защемленная по концам, или консольная балка переменного сечения (рис. 479). Выбор между этими схемами делают в зависимости от конструкции прогонов или стыка между ними, а также от способа соединения обделки с прогоном.

Расчетные схемы прогона
Рис. 479. Расчетные схемы прогона

Усилия в колонне определяют из расчета типовой секции. Для проверки прочности колонны и уточнения размеров ее поперечного сечения необходимо полученные погонные усилия в колонне умножить на длину типовой секции.

Для колонных станций иной конструкции (см. § 122), у которых роль прогона, воспринимающего вертикальное давление от сводов, выполняют арочные перемычки из чугунных тюбингов или другие элементы, как пространственная, так и плоская расчетные схемы принципиально не отличаются от рассмотренных схем конструкции со стальными прогонами. Важным моментом при назначении расчетных схем таких конструкций является установление степени совместности работы смежных элементов, которое становится возможным на базе натурных исследований колонных станций глубокого заложения, проводимых ЦНИИСом.

Применением сборных железобетонных прогонов и колонн для станций колонного типа, как правило, уменьшается число связей между смежными элементами. Это упрощает расчетную схему конструкции и должно быть в ней учтено.

Условия статической работы конструкции односводчатой станции глубокого заложения проще, чем станций колонного и пилонного типов. Расчетная схема односводчатой станции близка к расчетной схеме подковообразной обделки большого пролета, но может отличаться значительной разностью жесткостей смежных частей конструкции и наличием как монолитных, так и сборных элементов.

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