АНАЛІЗ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЇ СПОРУДЖЕННЯ КОЛОННОЇ СТАНЦІЇ МЕТРОПОЛІТЕНУ НА НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ЇЇ КОНСТРУКЦІЇ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2025/333796Ключові слова:
метрополітен, станція колонного типу, напружено-деформований стан, процес будівництва, чисельний аналізАнотація
Мета. Метою наукового дослідження є аналіз впливу технології спорудження колонної станції метрополітену на напружено-деформований стан її конструкції. Досягнення цієї мети ґрунтується на проведенні чисельного аналізу колонної станції метрополітену, під час якого враховано стадії спорудження підземного об’єкту. Методика. Для розрахунку напружено-деформованого стану конструкції колонної станції на різних стадіях спорудження станційних оправ використовувався сучасний розрахунковий комплекс ЛІРА-САПР. Було розглянуто вісім стадій будівництва станції, для яких розроблялися скінченно-елементні моделі. Після створення скінченно-елементних моделей для восьми стадій будівництва колонної станції був проведений чисельний аналіз. Результати. Основні результати роботи демонструють, що правильно обрана технологія спорудження є критично важливою для забезпечення стійкості конструкцій станції та мінімізації ризиків деформацій у ґрунті. У роботі розглянуто моделювання стадій будівництва станції за допомогою програмного комплексу ЛІРА-САПР. Завдяки цьому було отримано точні дані про НДС конструкції на різних етапах спорудження. Отримані результати дозволяють стверджувати, що запропонована технологія будівництва забезпечує високу надійність і довговічність колонної станції, а також мінімізує негативний вплив на гірський масив. Це підтверджується низькими значеннями просідання та рівномірним розподілом напружень у конструкції. Крім того, запропоновані заходи безпеки та рекомендації щодо моніторингу стану конструкцій можуть бути використані для підвищення ефективності експлуатації станцій у майбутньому. Наукова новизна. Наукова новизна полягає в тому, що аналіз результатів показав, що найбільші напруження виникають у зонах сполучення центрального та бокових тунелів, що вимагає особливої уваги до проєктування та монтажу колон і оправ станції. Практична значимість. Практична значимість полягає в тому, що розроблені рекомендації щодо посилення напружених зон дозволяють суттєво підвищити безпеку експлуатації.
Посилання
Chapman, D., Metje, N., & Stärk, A. (2010). Introduction to Tunnel Construction. London: Spon Press.
Deb, D. (2012). Finite element methods: concepts and applications in geomechanics. 2nd edition. Delhi: PHI Learning Pvt. Ltd. (in English)
Kolymbas, D. (2005). Tunnelling and tunnel mechanics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. (in English)
Kuesel, T. R., King, E. H., & Bickel, J. O. (2012). Tunnel engineering handbook. New York: Springer Science & Business Media. (in English)
Liberati, E. A., Marques, M. G., Leonel, E. D., Almeida, L. C., & Trautwein, L. M. (2019). Failure analysis of punching in reinforced concrete flat slabs with openings adjacent to the column. Engineering Structures, 182, 331-343. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2018.11.073 (in English)
Liu, W., Luo, F., & Mei, J. (2000). A new construction method for a metro station in Beijing. Tunnelling and Underground Space Technology, 15(4), 409-413. DOI: https://doi.org/10.1016/S0886-7798(01)00009-8 (in English)
Pande, G. N., Beer, G., & Williams, J. K. (1990). Numerical methods in rock mechanics. New York: John Wiley & Sons Ltd. (in English)
Pang, C. H., Yong, K. Y., & Dasari, G. R. (2005). Some considerations in finite element analysis of tunneling. Underground Space Use: Analysis of the Past and Lessons for the Future, Erdem & Solak, 2005, 1149-1154. (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)
Kuprii, V. P., Tiutkin, O. L., & Zakharchenko, P. Ye. (2017). Analiz osoblyvostei prykladnoi prohramy «Lira» pry rozrakhunkakh oprav tuneliv nekolovoho okreslennia. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, (12), 41-50. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2017/167404 (in Ukrainian)
Petrenko, V. I., Petrenko, V. D., & Tiutkin, O. L. (2004). Rozrakhunok trysklepinchastykh stantsii metropolitenu hlybokoho zakladennia. Dnipropetrovsk: Nauka i osvita. (in Ukrainian)
