CC BY
12
УДК 622.831,312
ПАДЕМЕНКОВ
Факультет освоения подземного пространства,
аспирант кафедры строительства горных предприятий
и подземных сооружений
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СТАНЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО МЕТРОПОЛИТЕНА
«ПРОСПЕКТ ПРОСВЕЩЕНИЯ»
Задачей натурных исследований являлось наблюдение за процессами разжатия в торцах железобетонных ригелей и формирования напряженно-деформированного состояния железобетонных и стальных колонн.
Измерения проводились с помощью струнных датчиков линейных деформаций (ПЛДС-400) и переносного цифрового периодомера (ПЦП-1). Длительные натурные наблюдения (14 лет) за развитием напряженно-деформированного состояния колонно-прогонного комплекса проводились на станции колонного типа глубокого заложения.
В результате анализа полученных данных мы пришли к выводу, что применяемый метод разжатия ригелей домкратами Фрейсине не приводит к переходу их балочной двухкон-сольной работы в одношарнирную арочную. Выявлены закономерности и оценено влияние технологических процессов (разработка верхнего свода, ядра и обратного свода) на формирование напряженно-деформированного состояния колонно-прогонного комплекса.
Последний замер, сделанный в конце 2001 г., показал, что процесс развития напряжен ний и деформаций во времени продолжается и по сей день.
Problem of field observation was suveid for processes unclench in torahs ferroconcrete summer and shaping is tense-deformed condition ferroconcrete and steel pillars.
Measurements were conducted with means of single-line deformation string sensors (PLDS-400) and portable digital frequency sampler (PCP-1). Long in-situ measurements (14 years) for the development are tense-deformed condition the pillar-summer complex were conducted on station of thump type, deep a pawning.
As a result of analysis data received we come to a conclusion, that applicable method unclench of summer with jacks Freysine does not bring about transition their beam two-console work in single hinge arched. Reveal regularities and values of technological processes influence (upper coving development, kernels and inverse coving) on shaping is tense-deformed condition a pillar-summer complex.
Process of voltages development and deformation during lasts and on today, that has show last sample, made at the end 2001 year.
При строительстве станций метрополитенов технология строительства в значительной мере влияет на развитие напряженно-деформированного состояния системы обделка - грунтовый массив. Выявление характера этого влияния и изменения напря-женно-деформированного состояния (НДС) обделки станций в горно-геологических условиях Санкт-Петербургского метрополитена является важнейшей задачей.
Станция метрополитена «Проспект Просвещения», на которой проведены натурные наблюдения за развитием НДС ее элементов, сооружалась в плотных протерозойских глинах и представляет собой широко применяемую в инженерно-геологиче-ских условиях Санкт-Петербурга трехсвод-чатую конструкцию колонного типа из сборного железобетона. Своды опираются на два колонно-прогонных комплекса, со-
___ 121
Санкт-Петербург♦ 2002
Опытный участок
з ( ^
со
£ о,
о
-е-
г-
Г-
ОС
+
ч i го
с ^о
Л О
о
CN
С
УСМ-2
Ось II ПУТИ
г-
I °
1 О
о
in
+
I vo
<N
с
)
а □ □ □
Ось станции
□ □□□аааааапааапстчсзп
а □ □ а □
□ □□□□□□□□□□□□□а
Ось I пути
15000
121659
Рис. 1 План станции и размещение опытного участка
стоящих из стальных двухконсольных ригелей коробчатого поперечного сечения с криволинейным нижним поясом, стальных колонн коробчатого сечения с опорным стальным башмаком и нижнего прогона из монолитного железобетона.
В торцевой части станции возведен опытный участок конструкции, включающий пять пар ригелей и колонн, выполненных из сборного железобетона; остальные элементы конструкции типовые.
Между ригелями установлены специальные распорные блоки, оснащенные домкратами Фрейсине. Цель установки -создание усилия предварительного обжатия ригелей в продольном направлении, позволяющего в ходе загружения обеспечить их статическую работу как работу одношарнирных арок, образуемых смежными консолями соседних ригелей, взамен первоначальной схемы их работы как двухконсольной балки.
Исследования проводились в условиях строящейся станции на ее опытном и до-
струнные датчики были установлены на верхнем стальном опорном поясе железобетонных ригелей.
На типовом участке станции, примыкающем к опытному, по левому станционному тоннелю две стальные колонны были оснащены дополнительно накладными струнными датчиками, установленными вертикально в среднем сечении колонны по одному на двух ее гранях (вдоль станции).
Измеряемым параметром струнного датчика линейных деформаций (ПЛДС-400) является период колебаний струны в микросекундах. Для измерений применялся переносной цифровой периодомер ПЦП-1.
проведенные в течение 14 лет, позволили выявить характер развития относительных деформаций, нормальных тангенциальных напряжений и нормальных сил в колонно-прогонном комплексе. Отмечен непрерывный рост относительных деформаций, нормальных тангенциальных напряжений и нормальных сил на контакте с массивом в течение всего иссле-
122 -____
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. ТА52
1) X
ь
о
я я
сз
о, о
•е-
70
60
50
40
30
20 -
10
о
я
н
0
1
I
о
о? Я
я
л р.
о о
с*
СЮ
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Продолжительность наблюдений, сут
Рис.2. График развития деформаций в железобетонных колоннах в первый период
К-2
К-1
--¿Г
125
—т~
150
175
200
225
—г~
250
275
Продолжительность наблюдений, сут Рис.3. График развития деформаций в стальных колоннах
Аналогичные процессы происходят и на типовом участке, где влияние определенных технологических операций на деформации колонн меняется во времени по длине станции. Те изменения деформаций, которые испытала колонна К-2 (уменьшение деформаций на 1,5 • 10~5 отн. ед.), К-1 испытает через 10 дней (снижение напряжений на 0,5 • Ю-5 отн. ед.). Однако изменения в течение 17 дней не могут дать объективной картины снижения деформаций (рис.3).
В результате длительных наблюдений за напряженно-деформированным состоянием конструктивных элементов станции в 2001 г. установлена средняя месячная скорость роста деформаций в железобетонных колоннах, равная 0,14 • 10~5 отн. ед. Величина деформаций составила 117,39 • 10""5 отн. ед. в К-7 и 101 • Ю-5 отн. ед. в К-5. Замеры по К-8 в этот период сделаны не были, так как произошел обрыв датчиков (по состоянию на 21.10.88 величина деформаций 59,9 • 10_:> отн. ед.).
- 123
Санкт-Петербург. 2002
о f
х н о
к
я
—г
а
s
С-
с
•е*
25 -
20 -
15
10 -
5 -
Продолжительность наблюдений, сут Рис.4. График развития деформаций в железобетонных ригелях
Средняя месячная скорость роста деформаций в стальных колоннах К-2 и К-1 составила соответственно 0,05 • 10"° и 0,11 • 10~5 отн. ед. (данные 1990 г.).
Рассмотрим распределение деформаций в железобетонных ригелях (рис.4). При разработке верхнего свода до полукольца 57 и ядра до полукольца 11 в течение месяца деформации в ригелях возрастают неравномерно (отн. ед.): 15 • 10"5 в Р-8, 10 • 10~5 в Р-7А, 9 • 10~5 в Р-7Б и 7 • 10~ь в Р-6. К моменту установки шестого полукольца обратного свода деформации в ригелях достигли максимума, отн. ед.:
24 • 10"5 в Р-8,10 • 10"5 в Р-7А, 9 • 10"5 в Р-7Б и 8 • 10~5 в Р-6. Дальнейшее влияние обратного свода (в течение приблизительно 10 дней) привело к снижению деформаций в ригелях приблизительно на треть.
Разжатие ригелей привело к увеличению деформаций на 4 • 10~5 (Р-6) и 2 • 10 (Р-8) отн. ед. Далее в течение суток дефор-
с
мации снизились на 2 • 10" (Р-6) и 1-10 (Р-8) отн. ед. В ригеле Р-7 изменение деформаций в результате разжатия не наблюдалось. Таким образом, переход консольной работы ригелей в арочную не произошел.
В результате исследований развития на-пряженно-деформированного состояния кон-
структивных элементов станции в 2001 г. установлено, что средняя скорость роста деформаций в железобетонных ригелях достигает 0,04 • 10^ отн. ед. Характер распределения деформаций на верхнем стальном опорном поясе
ригелей аналогичен распределению деформаций в железобетонных ригелях. На конец измерений деформации составили в среднем примерно 30 • 10~5 отн. ед.
Длительное изучение развития НДС конструктивных элементов станции показало, что оно не стабилизировалось, в связи с чем становится очевидной необходимость дальнейших наблюдений. Разжатие ригелей домкратами Фрейсине с усилием 500 кН не привело к переходу их консольной работы в арочную.
В ходе наблюдений выявлено влияние
технологических процессов при проходке среднего тоннеля на формирование НДС ко-лонно-прогонных комплексов. При разработке верхнего свода происходит активный рост деформаций с незначительным их снижением в момент нахождения забоя на исследуемом ко-лонно-прогонном комплексе. Рост деформаций продолжается после установки полуколец верхнего свода и ввода их в работу с массивом. Еще одно снижение деформаций наблюдается при прохождении забоя обратного свода в пределах колонно-прогонного комплекса.
124 _
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. ТЛ52
