АНАЛІТИЧНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ СИЛОВИХ ФАКТОРІВ В ОПРАВІ ТРИСКЛЕПІНЧАСТОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ ПРИ ВАРІАЦІЇ КОЕФІЦІЄНТУ ПРУЖНОГО ВІДПОРУ ПОРОДИ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2025/333785Ключові слова:
метрополітен, станція пілонного типу, силові фактори в оправі, коефіцієнт пружного відпору, аналітичні закономірностіАнотація
Мета. Метою наукової статті є проведення чисельного аналізу моделей пілонної станції і отримання силових факторів в її оправі. На основі отриманих факторів (згинальні моменти й нормальні сили) заплановано отримати їхні аналітичні закономірності при варіації коефіцієнту пружного відпору породи. Методика. Розрахункову схему конструкції станції необхідно вибирати так, щоб вона найбільшою мірою відповідала реальним умовам роботи оправи, відображаючи конструктивні особливості, матеріал оправи, геологічні умови, а також спосіб виконання робіт. Для розрахунку станції пілонного типу застосовано розрахунковий комплекс SCAD. Результати. Розроблено основи математичного моделювання пілонної станції методом скінченних елементів в просторовій постановці за допомогою модифікованого методу Метродіпротрансу (на основі МСЕ), проведено розрахунки моделей пілонних станцій метрополітену глибокого закладення за допомогою визначення параметрів еквівалентних стержнів в просторовій постановці. Користуючись результатами закономірностей між коефіцієнтом міцності і деформаційними характеристиками ґрунту (модулем деформації і коефіцієнтом Пуассона), визначено аналітичні закономірності силових факторів при варіації властивостей оточуючого масиву (пружного відпору), які для моментів є степеневими нелінійними закономірностями, а для нормальних сил лінійними функціями, причому зміна коефіцієнту пружного відпору від коефіцієнту міцності є нелінійною поліноміальною. Наукова новизна. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в отриманні аналітичних закономірностей силових факторів при варіації властивостей оточуючого масиву на основі результатів чисельного аналізу, проведеного на основі методу скінченних елементів за допомогою модифікованого методу Метродіпротрансу. Ці закономірності дозволяють ще на етапі проєктування прогнозувати зміну згинальних моментів й нормальних сил в залежності від зміни геологічних умов. Практична значимість. Практична значимість дослідження полягає в розробці основ методики врахування просторового фактору в розрахунках трисклепінчастих станцій метрополітену. Це дозволяє більш повно враховувати складну нерегулярну структуру станцій пілонного типу й отримувати більш адекватні реальній ситуації силові параметри в її оправі.
Посилання
Alkhdour, A., Tiutkin, O., Bannikov, D., & Heletiuk, I. (2023). Substantiating the parameters for a non-circular structure of the mine shaft under construction in a heterogeneous rock massif. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1156, 012008. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1156/1/012008 (in English)
Deb, D. (2012). Finite element methods: concepts and applications in geomechanics. 2nd edition. Delhi: PHI Learning Pvt. Ltd. (in English)
Feng, J., Tan, Y., Ma, K., Zhang, J., Pan, T., et al. (2023). Stability classification and construction method analysis of subway stations in upper-soft and lower-hard strata. Engineering Failure Analysis, 153, 107550. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2023.107550 (in English)
Li, Y., Jin, X., Lv, Z., Dong, J., & Guo, J. (2016). Deformation and mechanical characteristics of tunnel lining in tunnel intersection between subway station tunnel and construction tunnel. Tunnelling and Underground Space Technology, 56, 22-33. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2016.02.016 (in English)
Sun, Q., Dias, D., Guo, X., & Li, P. (2019). Numerical study on the effect of a subway station on the surface ground motion. Computers and Geotechnics, 111, 243-254. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2019.03.026 (in English)
Zhou, D., Mei, Y., Ke, X., Liu, Z., & Xu, W. (2024). Study on the structural behavior and reinforcement design of openings in subway station floor slabs. Journal of Building Engineering, 98, 110994. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.110994 (in English)
Bannikov, D. O., Kuprii, V. P., & Votchenko, D. Yu. (2021). Zakonomirnosti napruzheno-deformovanoho stanu oprav pid chas budivnytstva pilonnoi stantsii metropolitenu. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 19, 19-27. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2021/233871 (in Ukrainian)
Bannikov, D. O., Netesa, M. I., Kuprii, V. P., & Dubinchyk, O. I. (2024). Innovatsiina tekhnolohiia sporudzhennia pilonnoi stantsii metropolitenu na osnovi dosvidu vykorystannia NATM. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 25, 20-30. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2024/303287 (in Ukrainian)
Karpylovskyi, V. S., Kryksunov, E. Z., Perelmuter, A. V., et al. (2000). SCAD dlia polzovatelia. Kyev: VVP «Kompas». (in Ukrainian)
Petrenko, V. I., Petrenko, V. D., & Tiutkin, O. L. (2004). Rozrakhunok trysklepinchastykh stantsii metropolitenu hlybokoho zakladennia. Dnipropetrovsk: Nauka i osvita. (in Ukrainian)
Tiutkin, O. L. (2020). Teoretychni osnovy kompleksnoho analizu tunelnykh konstruktsii. Dnipro: Zhurfond. (in Ukrainian)
Fedorov, K., & Tiutkin, O. (2024). Krytychnyi analiz metodiv rozrakhunku napruzheno-deformovanoho stanu konstruktsii stantsii metropolitenu pilonnoho typu. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 26, 104-112. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2024/315520 (in Ukrainian)
