Основные ссылки
|
Методические рекомендации Методические рекомендации по расчету обсыпных однорядных свайных и стоечных устоев автодорожных мостов как упругих опор в линейно-деформируемой среде.
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ РСФСР
Государственный дорожный проектно-изыскательский и
научно-исследовательский институт
ГИПРОДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ
ОБСЫПНЫХ ОДНОРЯДНЫХ СВАЙНЫХ И
СТОЕЧНЫХ УСТОЕВ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ КАК
УПРУГИХ ОПОР В ЛИНЕЙНО-ДЕФОРМИРУЕМОЙ СРЕДЕ
Вводятся
впервые
Москва 1978
УТВЕРЖДЕНЫ
Минавтодором РСФСР
Протокол № 36
от 11.10.1977 года
СОДЕРЖАНИЕ
"Методические
рекомендации по расчету обсыпных однорядных свайных и стоечных устоев как
упругих опор в линейно-деформируемой среде" разработаны на основе
теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в 1969-1976 гг. в
Воронежском инженерно-строительном институте и Воронежском филиале Гипродорнии.
Рекомендации предназначены для опытного проектирования. Предлагаемый метод
расчета позволяет в соответствующих условиях снять излишние запасы прочности
конструкции и достичь экономии объемов работ и стоимости строительства.
"Методические
рекомендации" разработаны канд. техн. наук Д.М. Шапиро. Научное
редактирование выполнено канд. техн. наук Н.Д. Поспеловым.
Замечания и предложения
просим направлять по адресу: 394000, г. Воронеж, ул. 25-го Октября, 45.
Воронежский филиал Гипродорнии.
1.1. Метод
расчета обсыпных устоев как упругих опор в линейно-деформируемой среде
может быть применен при благоприятных инженерно-геологических условиях места
строительства, когда основание устоя и конуса моста сложено скальными,
полускальными, крупнообломочными грунтами, глинистыми незаторфованными грунтами
с коэффициентом консистенции не более 0,35, а также песчаными непылеватыми
грунтами.
В сложных случаях слои
основания могут быть проверены по условию:
(1)
где γ - объемный вес насыпи, принимаемый равным
1,9 т/м3;
r - глубина залегания
рассматриваемого слоя, отсчитываемая от его подошвы до уровня верха насыпи
(рис. 1);
R1, R2 - коэффициенты (см. табл.
1), зависящие от заложения откоса ;
φ, с - расчетные характеристики
сопротивления сдвигу грунта рассматриваемого слоя: угол внутреннего трения и
удельное оцепление.
Таблица 1
Коэффициенты R1
и R2
|
1,25
|
1,5
|
1,75
|
R1
|
0,484
|
0,574
|
0,633
|
R2
|
0,108
|
0,194
|
0,262
|
Примечание. При
возможности подтопления откоса заложение т следует условно уменьшить на 0,5.
Рис. 1. Расчетная
схема к проверке слоев основания по условию (I)
Применение настоящего метода
расчета устоев ограничивается в условиях, когда дневная поверхность грунта или
поверхность контакта верхних слоев основания имеет наклон более 1:10 в сторону
пролета моста.
1.2. Должны быть выполнены
установленные нормативные требования к заложению и укреплению откосов, качеству
насыпного грунта, а также правила возведения конуса и засыпки за устоем
(укладка горизонтальными слоями, коэффициент уплотнения Купл. ≥ 0,98).
Высота насыпи, как правило, не
должна превышать 6 м для подтопляемых откосов и 8 м - для неподтопляемых.
Примечания;
1.
Строительство устоев, рассчитанных по предлагаемому методу, рекомендуется
осуществлять при авторском надзоре проектной организации.
2.
Сопряжение моста с насыпью должно осуществляться с применением переходных плит
в соответствии с "Методическими
рекомендациями по проектированию и строительству сопряжений автодорожных мостов
и путепроводов с насыпью" (Союздорнии. М., 1975) по действующим
типовым проектам.
1.3. Настоящие
"Рекомендации" содержат методику расчета обсыпных устоев на
эксплуатационные нагрузки, позволяющую определить перемещения, внутренние
усилия в поперечных сечениях стоек и свай и давления в основании. Определяется
несущая способность основания стоечного устоя с фундаментом мелкого заложения.
Вопросы проверки прочности по
материалу и трещиностойкости элементов устоев и определения несущей способности
(по грунту) свай на продольную нагрузку не рассматриваются в данных
"Рекомендациях" и должны решаться в соответствии с действующими
нормативными документами х).
_____________________
х) Соответствующие главы
СНиП; Указания по проектированию железобетонных и бетонных конструкций
железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. СН 365-67; Руководство
по проектированию свайных фундаментов. НИИоснований, М., 1971.
1.4. Расчет
однорядного свайного и стоечного устоя производится на нагрузки, приложенные к
головам сваи (стоек). Кроме того, расчет стоечного устоя должен учитывать
влияние крена фундамента при неравномерной осадке основания.
1.5. Равнодействующая нагрузок,
приложенных к головам свай (стоек) устоя (N, Н, М -
вертикальная, горизонтальная составляющие и момент), определяется в зависимости
от типа опорных частей (РОЧ, металлических и т.д.) с учетом совместного
восприятия горизонтальных сил всеми опорами моста или как отдельно стоящей
опоры.
В расчете учитываются следующие
нагрузки (рис. 2): P1 и Р2 - опорное
давление пролетного строения и переходной плиты; Р3 - вес оголовка.
боковое давление засыпки на
шкафную стенку, где hш
и bш
высота оголовка;
Р5 и P6
- временная вертикальная нагрузка;
Н7 -
тормозная сила;
H8 -
воздействие температурной деформации. Определение величин нормативных и
расчетных нагрузок производится в соответствии с действующими нормативными документами
х)
_________________
х) Технические условия
проектирования железнодорожных автодорожных и городских мостов и труб. СН
200-62.
Рис. 2. Расчетные нагрузки на устой для
определения равнодействующей N, Н, М
1.6. При расчете обсыпных
устоев грунт насыпи и основания вокруг свай (стоек) и у вертикальных граней
фундаментов мелкого заложения рассматривается как линейно-деформируемая среда,
характеризуемая коэффициентом жесткости
Cz = mz, (2)
где m = 200 т/м4 -
коэффициент пропорциональности;
z - вертикальная координата,
отсчитываемая от уровня заделки свай (стоек) в оголовок.
1.7.
Горизонтальное смещение yz, поворот φz,
изгибающий момент Mz,
поперечная сила Qz
в поперечном сечении свай (стоек) однорядных обсыпных устоев на глубине z определяются по формулам:
где - коэффициент
деформации свай (стоек) в грунте;
ЕJ - жесткость сваи (стойки);
- изгибающий
момент и поперечная сила в сечении сваи (стойки) при z = 0;
Y0 и φ0 -
горизонтальное смещение и поворот сечения сваи (стойки) при z = 0, определяемые в
зависимости от условий ее заделки;
A1, B1,...
C4, Д4 - функции влияния, найденные по табличным
данным прилож. 1
х) в зависимости от приведенной длины αz;
____________________
х) См. также: «Рекомендации
по расчету фундаментов глубокого заложения опор мостов», ЦНИИС. М., 1970;
Руководство по проектированию свайных фундаментов. НИИоснований. М. ,1971; К.С. Завриев, Г.С. Шпиро. Расчеты
фундаментов мостовых опор глубокого заложения. М., "Транспорт", 1970
.
bр - расчетная
ширина свай (стоек) определяется в зависимости от их диаметра d по
формуле:
bp = 1,5d + 0,5(м). (4)
Положительные направления Yz, Мz,
Qz и
отрицательное φz показаны на рис.
3.
Рис. 3. Положительные направления Yz, Мz, Qz и отрицательное - φz.
1.8. Расчет обсыпных устоев
производится по трем предельным состояниям:
а) по первому предельному
состояние - выполняется расчеты прочности конструкции свай (стоек),
фундаментов, несущей способности свай, основания стоечного устоя при действии
расчетных нагрузок;
б) в расчетах по второму
предельному состоянию учитываются нормативные нагрузки и проверяется
горизонтальное перемещение свай (стоек) при z = 0, которое должно быть в
пределах Y0
≤ 1 см, а
также и осадка основания от постоянных нагрузок устоя, нормируемая в
соответствии с п. 55 СН 200-62;
в) в расчетах по третьему
предельному состоянию проверяется трещиностойкость железобетонных конструкций
устоя.
Последовательность расчета
обсыпных устоев по настоящим "Рекомендациям" определяется в
соответствии с прилож. 1.
2.1. Несущая
способность свай однорядных свайных устоев должна обеспечивать восприятие
вертикальной составляющей нагрузки с учетом эксцентриситета в направлении
поперек моста.
2.2. Расчетное давление под
подошвой фундамента мелкого заложения (рис. 4) стоечного устоя выражается
формулой:
q = σh+p1+γ΄hn (5)
где γ΄hn -
природное давление;
σh = αzpo -
вертикальное давление на уровне подошвы фундамента, вызванное условной
нагрузкой Po
= γ Нн,
которая по своему воздействию на основание принимается эквивалентной весу конуса
и насыпи;
Нн - высота
насыпи;
αz - коэффициент,
определяемый по табл. 2 в зависимости от относительных координат
рассматриваемой точки Ỹ/В и ž/В в условной системе, строящейся в
соответствии с рис. 5 а, б;
- ширина
полосы нагрузки Pо;
b - ширина земляного полотна на
подходах к мосту;
- заложение
откосов конусов и насыпи (средняя величина);
P1 -
дополнительное давление фундамента устоя. Выражается оно формулой:
(6)
где ΣN - разность между весом конструкций устоя (стоек,
подколонников, фундамента), находящихся в грунте, и весом равновеликого объема
грунта;
V - координата рассматриваемой точки
относительно оси фундамента;
Fф Jф -
площадь и момент инерции подошвы фундамента;
Мосн -
момент, передаваемый фундаментом на основание (п.
2.8).
2.3. Расчетное сопротивление
основания стоечного устоя определяется по формуле (7):
R = 1,2{R΄[1+K1(a-2)] + K2γ΄(hn-3)
+ (K2-0,1)σh}, (7)
где R'; K1
и K2
- условное сопротивление и коэффициенты, принимаемые в соответствии с п. 682 СН
200-62;
σh - давление от
нагрузки Рo
(п. 2.2) под передней гранью фундамента; a - ширина фундамента.
Таблица 2
Отношение
z
|
|
|
|
|
Ỹ/В
|
|
|
|
|
|
|
|
B
|
0
|
0,05
|
0,10
|
0,15
|
0,20
|
0,25
|
0,30
|
0,35
|
0,40
|
0,45
|
0,50
|
0,75
|
1,00
|
0,15
|
0,495
|
0,692
|
0,828
|
0,902
|
0,941
|
0,961
|
0,972
|
0,978
|
0,982
|
0,984
|
0,986
|
0,989
|
0,989
|
0,20
|
0,489
|
0,640
|
0,761
|
0,843
|
0,893
|
0,924
|
0,942
|
0,954
|
0,961
|
0,966
|
0,969
|
0,975
|
0,976
|
0,25
|
0,480
|
0,602
|
0,707
|
0,786
|
0,842
|
0,880
|
0,904
|
0,920
|
0,932
|
0,939
|
0,945
|
0,955
|
0,958
|
0,30
|
0,468
|
0,569
|
0,660
|
0,734
|
0,791
|
0,832
|
0,861
|
0,882
|
0,897
|
0,907
|
0,914
|
0,930
|
0,934
|
0,35
|
0,455
|
0,541
|
0,620
|
0,687
|
0,742
|
0,784
|
0,816
|
0,839
|
0,857
|
0,869
|
0,879
|
0,900
|
0,907
|
0,40
|
0,441
|
0,514
|
0,583
|
0,644
|
0,695
|
0,737
|
0,770
|
0,795
|
0,814
|
0,829
|
0,840
|
0,868
|
0,876
|
0,50
|
0,409
|
0,465
|
0,519
|
0,568
|
0,612
|
0,650
|
0,681
|
0,707
|
0,729
|
0,746
|
0,760
|
0,796
|
0,809
|
0,60
|
0,378
|
0,421
|
0,464
|
0,504
|
0,541
|
0,573
|
0,602
|
0,627
|
0,648
|
0,666
|
0,681
|
0,724
|
0,741
|
0,80
|
0,321
|
0,449
|
0,378
|
0,405
|
0,430
|
0,454
|
0,477
|
0,497
|
0,515
|
0,531
|
0,545
|
0,593
|
0,617
|
1,00
|
0,275
|
0,295
|
0,314
|
0,334
|
0,352
|
0,370
|
0,387
|
0,402
|
0,417
|
0,431
|
0,443
|
0,490
|
0,515
|
1,50
|
0,198
|
0,208
|
0,217
|
0,227
|
0,236
|
0,245
|
0,254
|
0,263
|
0,272
|
0,280
|
0,28?
|
0,320
|
0,344
|
2,00
|
0,153
|
0,159
|
0,164
|
0,170
|
0,175
|
0,181
|
0,186
|
0Д92
|
0,197
|
0,202
|
0,207
|
0,229
|
0,248
|
Рис. 4. Схема к расчету фундамента мелкого
заложения
2.4. Проверка
давления по слабому подстилающему слою производится по формуле:
γ΄z1 + αz Po +
βzP1cp ≤ R (8)
где γ΄z1 - природное
давление; αz Po - вертикальное
давление нагрузки Рo под центром фундамента на поверхности
рассматриваемого слоя; βz - коэффициент,
принимаемый по таблице прилож. 23 СН 200-62 или табл. 1 прилож. 3 СНиП II-15-74 х); R
- расчетное сопротивление рассматриваемого слоя, определяемое по формуле (7).
__________________
х) В нормативных источниках
данный коэффициент обозначен через α
а - поперек моста; б - вдоль моста
2.5. Осадка
основания под острием сваи свайного устоя, центром фундамента мелкого
заложения стоечного устоя So, находится по формуле:
где αzрo и βzр1cp - средние
величины давлений (п. 2.4);
hi и Ei - толщина и
модуль деформации грунта в слое i.
Каждый слой грунта i должен быть однородным
по сжимаемости.
Глубина сжимаемой толщи грунтов
x)
принимается до уровня, где дополнительное давление αzрo + βzр1cp становится
равным 0,2 γ΄z1
______________________________
х) При
инженерно-геологических изысканиях под устоем должна быть разведана толщина
грунтов на глубину не менее 2,5 Нн.
2.6.
Крен (поворот) фундамента мелкого заложения от вертикальных сил ω
определяется как сумма углов поворота от неравномерной нагрузки основания весом
конуса и насыпи (ω1)
и эксцентриситета относительно оси фундамента вертикальной составляющей
нагрузки N и ΣN
(ω2)
(рис. 6).
ω = ω1
+ ω2 (10)
Угол ω1 определяется как отношение
разности осадок S1, и S2 граней фундамента
при действии эквивалентной нагрузки Ро к его ширине а:
(11)
Осадки S1 и S2 граней
фундамента определяются в соответствии с указаниями п. 2.5. по формуле:
(12)
Угол ω2 находится по формуле:
ω2 = (Nl+ΣNl1)G, (13)
где
μcp и Еcp - коэффициент Пуассона и модуль деформации грунта,
принимаемые средними в пределах верхней части (на глубину 1,5 а)
сжимаемой толщи; l
и l1
- эксцентриситеты соответствующих сил относительно оси фундамента; Kв -
коэффициент, определяемый в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента
(см. табл. 4 прилож. 3, СНиП II-15-74).
Рис. 6. Расчетная
схема устоев:
а - свайный; б, в - стоечный: нагрузка у
верхнего конца стоек; влияние поворота фундамента: 1 - первоначальное положение
устоя; 2 - изогнутая ось свай (стоек); 3 - поворот ω без учета
отпора грунта
2.7. Угол
поворота фундамента мелкого заложения стоечного устоя φ״h с учетом горизонтального давления грунта на
контакте с вертикальными гранями стоек и плиты находится по формуле:
где t и bф - размеры плиты
фундамента: высота и длина; n
- число стоек; и - расчетные
параметры, выражающие момент и поперечную силу в заделке стойки в фундамент
(при z = h),
вызванные отпором грунта при перемещениях ее нижнего конца φ״h = 1 и Y״h = -1t
2.8. Момент Мосн
в основании фундамента мелкого заложения стоечного устоя выражается формулой:
где Мh, и Qh - момент и
поперечная сила в заделке стойки фундамента, определяемые в соответствии с
указаниями раздела 3.*)
____________________
*)
Расчетная величина угла φ״h определяется путем умножения нормативного значения
этого угла на коэффициент 1,5 (табл. 8 СН 200-62).
3.1. Расчет свай и стоек
обсыпных устоев производится по формулам (3) в зависимости от начальных параметров Yо, φо,
3.2. Перемещения верхнего конца
свай однорядных свайных устоев определяются по формулам:
где А3, А4
... Д3, Д4 - функции влияния (п.
1.7.), соответствующие координате нижнего конца сваи (z = h) x).
___________________
х) Если приведенная длина
свай = αh > 4, то функции влияния для формул (19)
принимаются по = 4.
3.3. Расчет
стоек однорядных устоев целесообразно вести раздельно на воздействие нагрузки,
приложенной к верхним концам стоек, и влияние крена (поворота) фундамента с
последующим суммированием результатов:
(20)
где Yz', φz', Мz', Qz' - перемещения и
изгибающие усилия от воздействия нагрузок М и Н приложенных к
верхним концам стоек; Yz″,
φz″, Мz″, Qz″ - перемещения и
изгибающие усилия от влияния перемещений нижнего конца стоек φh″, Yh″
= φ″t.
3.4. Начальные параметры для
расчета Yz',
φz', Мz', Qz' определяются
выражениями:
(21)
Начальные параметры для расчета
Yz″, φz″, Мz″ и Qz″, выражаются
формулами:
(22)
A1, А2
... Д1, Д2 - функции влияния (п.
1.7), соответствующие координате нижнего конца стоек (z = h).
Приложение 1
Последовательность расчета однорядных обсыпных устоев
Этапы расчета
|
Определяемые
величины, № формул, пояснения
|
свайный устой
|
стоечный
устой
|
Определение расчетных
параметров, коэффициентов
|
Вр (4)
|
|
Вр (4)
|
|
К (16, 17), G (14)
|
Определение
действующих нагрузок и воздействий
|
N, H, M;
|
N, H, M; М′о,
Q′o;
|
|
ω (10-13), п. 2.5.; 2.6.
φ″h (15), п. 2.7.
|
Определение
неизвестных начальных параметров
|
Yо, φо (19)
|
Y′о, φ′о
(21)
|
Y″о, φ″о
(22)
|
Построение
эпюр моментов, поперечных сил, перемещений
|
Mz, Qz, Yz (3)
|
(3)
|
Mz, Qz, Уz (20)
|
Проверка
прочности и трещиностойкости стоек и свай
|
согласно СН
365-67
|
Проверка
допустимости перемещений
|
Yо ≤
|
1 см
|
Проверка
прочности основания
|
-
|
qmax. ≤ R (5-7, 18)
|
Проверка
несущей способности свай
|
п.
2.1
|
-
|
Проверка слабого подстилающего слоя
|
-
|
п.
2.4. ф-ла (8)
|
Определение осадки основания
|
п.
2.5 ф-ла (9)
СН 200-62; п. 55 прилож. 27
|
Примеры расчета обсыпных устоев
А. Расчет свайного устоя
1. Исходные данные
Требуется произвести расчет
свайного устоя большого моста. Полная длина крайнего пролета lп = 21 м,
длина переходной плиты - 6 м; общая ширина моста Вм = 12,5 м
(проезжая часть - 10 м, два тротуара - по 1 м и два бордюра по 0,25 м); высота
насыпи - 6 м. Геологические условия места строительства и схема устоя показаны
на рис. 1.
Марка бетона - М-400; длина
свай - 10 м, сечение - 35×35
см;
F = 0,122 м2;
d = 0,35 м; количество
свай п = 10. Характеристикам m = 200 т/м2
2. Выбор расчетной схемы устоя
Основание берегового сооружения
моста сложено мелкозернистым песком φ
= 32°; c = 0. Заложение откоса - 1:2; конус и насыпь периодически
подтапливаются. В соответствии с изложенным в п. 1 к данному случаю применима
расчетная схема устоя как упругой опоры в линейно-деформируемой среде.
3. Определение расчетных параметров, коэффициентов.
Расчетная ширина bр = 1,5d+0,5 м = 1,5×0,35+0,5 = 1 м.
Коэффициент
4. Определение действующих нагрузок и воздействий (см. табл. 1)
Наиболее опасным сочетанием
нагрузок при расчете свай на действие момента и горизонтальной силы является Y`:
N = 311 т; Н =
18,7 т; М = 10,5 тм.
Рис. 1. Общий вид свайного устоя.
Таблица 1
Сбор нагрузок к расчету свайного устоя
№ п/п
|
Наименование
нагрузок
|
Нормативные
|
Коэффициент
перегрузки
|
Расчетные
|
N
|
Н
|
М
|
N
|
Н
|
М
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Постоянные
нагрузки
|
1.
|
Опорное
давление пролетного строения
|
143
|
-
|
11,4
|
1,1 и
|
|
|
|
1,5
|
170
|
-
|
13,6
|
0,9
|
128
|
-
|
10,3
|
2.
|
Опорное
давление переходной плиты
|
36
|
-
|
-14,4
|
1,1 и
|
|
-
|
|
1,5
|
44
|
-
|
-17,6
|
0,9
|
32
|
-
|
-12,8
|
3.
|
Вес оголовка
|
31
|
-
|
-12,4
|
1,1
|
34
|
-
|
-13,6
|
0,9
|
28
|
-
|
-11,2
|
4.
|
Боковое
давление грунта на оголовок
|
-
|
9,2
|
5,5
|
1,48
|
-
|
13,6
|
8,2
|
0,73
|
-
|
6,7
|
4,0
|
Временные
нагрузки
|
5.
|
Нагрузка Н-30
и толпа на пролете
|
72
|
-
|
7,2
|
1,4
|
101
|
-
|
10,1
|
1,12
|
81
|
|
8,1
|
6.
|
Нагрузка Н-30
и толпа на переходной плите
|
44
|
-
|
-17,6
|
1,12
|
62
|
-
|
-24,8
|
49
|
-
|
-19,6
|
7.
|
Тормозная
сила
|
-
|
±4,5
|
±4,1
|
1,12
|
-
|
±5,1
|
±4,6
|
Сочетания
нагрузок
|
I
|
(1+2+3+4) mах
|
210
|
9,2
|
-9,9
|
-
|
248
|
13,6
|
-9,4
|
II
|
1max+2min+3min+4max
|
210
|
9,2
|
-9,9
|
-
|
230
|
13,6
|
-2,2
|
III
|
1min+2max+3max+4min
|
210
|
9,2
|
-9,9
|
-
|
206
|
6,7
|
-16,9
|
IV
|
III+6
|
254
|
9,2
|
-27,5
|
-
|
268
|
6,7
|
-34,5
|
V
|
II+5+7
|
282
|
13,7
|
1,4
|
-
|
311
|
18,7
|
10,5
|
VI
|
I+5
|
282
|
9,2
|
-2,7
|
-
|
349
|
13,6
|
0,7
|
Несущая
способность свай на вертикальную нагрузку должна обеспечивать восприятие Nmax
= 349 т (сочетание VI).
Нагрузка на одну сваю: вертикальная
горизонтальная момент
5. Определение неизвестных начальных параметров
Приведенная длина свай . При расчете свай на момент и горизонтальную силу
принимается .
6. Построение эпюр Мz, Qz, Yz
Определение Мz, Qz, Yz произведено
в табл. 2-5;
результаты графически даны на рис. 2. Итоги расчета находятся в пределах
несущей способности свай на изгиб и поперечную силу.
Таблица 2
Начальные параметры, коэффициенты
Yо м
|
φо
рад.
|
мо тм
|
Qo т
|
|
|
|
8,8×10-3
|
-3,7×10-3
|
1,05
|
1,9
|
-6,55×10-3
|
0,94×10-3
|
3,0×10-3
|
Рис. 2. Эпюры Мz, Qz, Уz
7. Проверка допустимости и перемещения верха устоя
Yо
= 8,8×10-3
м = 0,88 см < 1 см.
Таблица 3
Определение Мz
α2EJ=1120
|
z, м
|
Yо
А3
|
|
|
|
|
Мz, тм
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,94×10-3
|
0,00
|
0,94×10-3
|
1,05
|
1
|
1,77
|
-1,50×10-3
|
0,50×10-3
|
0,92×10-3
|
3,00×10-3
|
2,90×10-3
|
3,25
|
2
|
3,54
|
-11,40×10-3
|
8,60×10-3
|
0,18×10-3
|
5,00×10-3
|
2,40×10-3
|
2,68
|
3
|
5,31
|
-31,40×10-3
|
39,30×10-3
|
-4,40×10-3
|
-2,70×10-3
|
1,10×10-3
|
1,23
|
4
|
7,08
|
-14,20×10-3
|
76,70×10-3
|
-16,90×10-3
|
-45,20×10-3
|
0,00
|
0,00
|
Таблица 4
Определение Qz
α3EJ = 632
|
z, м
|
Yо
А4
|
|
|
|
|
Qz, т
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
3,00×10-3
|
3,00×10-3
|
1,90
|
1
|
1,77
|
-4,40×10-3
|
22,00×10-3
|
-0,12×10-3
|
2,90×10-3
|
0,60×10-3
|
0,38
|
2
|
3,54
|
-16,30×10-3
|
16,90×10-3
|
-1,85×10-3
|
-0,17×10-3
|
-1,40×10-3
|
-0,89
|
3
|
5,31
|
-17,50×10-3
|
44,40×10-3
|
-8,30×10-3
|
-19,60×10-3
|
-1,00×10-3
|
-0,63
|
4
|
7,08
|
81,30×10-3
|
2,30×10-3
|
-14,70×10-3
|
-69,40×10-3
|
-0,50×10-3
|
0,00
|
Таблица 5
|
z, м
|
Yо
А1
|
|
|
|
Yz
|
Yz, cм
|
0
|
0,00
|
8,80×10-3
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
8,80×10-3
|
0,88
|
1
|
1,77
|
8,70×10-3
|
-6,50×10-3
|
0,47×10-3
|
0,51×10-3
|
3,20×10-3
|
0,32
|
2
|
3,54
|
6,50×10-3
|
-11,90×10-3
|
1,81×10-3
|
4,20×10-3
|
0,60×10-3
|
0,00
|
3
|
5,31
|
-8,20×10-3
|
-6,80×10-3
|
3,04×10-3
|
11,60×10-3
|
-0,40×10-3
|
0,00
|
4
|
7,08
|
-51,50×10-3
|
-3,90×10-3
|
-0,87×10-3
|
13,70×10-3
|
0,30×10-3
|
0,00
|
Б. Расчет стоечного устоя
1. Исходные данные
Требуется произвести расчет
стоечного устоя путепровода. Полная длина крайнего пролета ln - 12 м; длина
переходной плиты - 6 м; общая ширина моста Вм = 12,5 м
(проезжая часть -10 м, два тротуара - по 1 м и два бордюра - по 0,25 м); высота
насыпи - 8,0 м. Геологические условия места строительства и схема устоя
показаны на рис. 3.
Высота стоек h - 6,9 м;
сечение - 35×35,
марка бетона - М-400; ЕJ = 3500 тм2; d = 0,35 м; количество стоек n =
5. Характеристика m
= 200 т/м4.
2. Выбор расчетной схемы устоя
Основание берегового сооружения
моста сложено мелкозернистым песком φ
= 32°; на глубине 8,1 м залегает глина φ = 16°; с = 2 т/м2. Откосы не
подтапливаются, заложение - 1:1,5. В соответствии с изложенным в п.
1.1 к данному случаю применима расчетная схема устоя как опоры в
линейно-деформируемой среде.
3. Определение расчетных параметров и коэффициентов
Расчетная ширина стоек bр = 1,5d
+ 0,5 м = 1,5×0,35+0,5
= 1 м.
Коэффициент
Приведенная длина стоек в расчете принимается
.
Коэффициент где
Рис. 3. Общий вид стоечного устоя
Кв -
коэффициент, принимаемый по табл. 4 прилож. 3 СНиП II-15-74;при
Кв = 0,12.
4. Нахождение действующих нагрузок и воздействий
Определение нагрузок,
действующих в уровне верха стоек, выполнено в табл. 6-10.
Наиболее опасным сочетанием нагрузок при расчете стоек на действие момента и
горизонтальной силы является Y
Нагрузка на одну стойку -
нормативная:
вертикальная горизонтальная момент
расчетная:
вертикальная горизонтальная
момент;
Крен фундамента выражается
формулой:
ω = ω1+ω2,
где - поворот фундамента
вследствие неравномерной осадки основания от воздействия веса конуса и насыпи;
S1 и S2 - осадки
граней фундамента, найденные методом эквивалентной системы;
ω2 - угол поворота фундамента от
воздействия момента от продольных сил N и ΣΝ, передаваемых стойками на
фундамент; ΣN
- разность между весом стоек и весом равновеликого объема грунта:
ΣN = 6,9×0,122 (2,5-1,9)×5+0,86×5 = 6,8 т;
ω2 = (N+ΣN)l×G =
(177,0+6,8)×0,3×0,033×10-3 = 1,78×10-3
рад.
Осадки граней фундамента S1,
и S2
определяются от нормативных нагрузок. Схема нагрузки основания и эпюры давлений
σz -
показаны на рис. 4.
Рo
= γ·Н = 1,9×8,0 = 15,2 т/м2;
В = b1+mН = 14,0+1,5×8 =
26 м.
Осадки находятся по формуле:
Таблица 6
|
Наименование
нагрузок
|
Нормативные
|
Коэффициент
перегрузки
|
Расчетные
|
N
|
Н
|
М
|
N
|
Н
|
М
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Постоянные
нагрузки
|
1.
|
Опорное
давление пролетного строения
|
68
|
-
|
3,4
|
1,1 и
|
|
|
|
1,5
|
81
|
-
|
4,1
|
0,9
|
61
|
-
|
3,1
|
2.
|
Опорное
давление переходной плиты
|
36
|
-
|
-9
|
1,1 и
|
|
-
|
|
1,5
|
44
|
-
|
-11,0
|
0,9
|
32
|
-
|
-8,0
|
3.
|
Вес оголовка
|
20
|
-
|
-6,2
|
1,1
|
22
|
-
|
-6,8
|
0,9
|
18
|
-
|
-5,6
|
4.
|
Боковое
давление грунта на оголовок
|
-
|
3,7
|
1,4
|
1,48
|
-
|
5,5
|
2,1
|
0,72
|
-
|
2,7
|
1,0
|
Временные
нагрузки
|
5.
|
Нагрузка Н-30
и толпа на пролете
|
53
|
-
|
2,7
|
1,4
|
74
|
-
|
3,7
|
1,12
|
60
|
-
|
3,0
|
6.
|
Нагрузка Н-30
и толпа на переходной плите
|
44
|
-
|
-11
|
1,4
|
61
|
-
|
-15,3
|
1,12
|
49
|
-
|
-12,3
|
7.
|
Тормозная
сила
|
-
|
±4,5
|
±2,7
|
1,12
|
-
|
±5,1
|
±3,1
|
Сочетания
нагрузок
|
I
|
(1+2+3+4) mах
|
124
|
3,7
|
-10,4
|
-
|
148
|
5,5
|
-10,6
|
II
|
1max+2min+3min+4max
|
124
|
3,7
|
-10,4
|
-
|
132
|
5,5
|
-7,4
|
III
|
1min+2max+3max+4min
|
124
|
3,7
|
-10,4
|
-
|
127
|
2,7
|
-12,7
|
IV
|
III+6
|
168
|
3,7
|
-21,4
|
-
|
198
|
2,7
|
-28,0
|
V
|
II+5+7
|
177
|
8,2
|
-5,0
|
-
|
192
|
10,6
|
-1,3
|
VI
|
I+5
|
177
|
3,7
|
-7,7
|
-
|
222
|
5,5
|
-6,9
|
а - к определению узла ω1;
б - к определению средней осадки
Таблица 7
Начальные параметры, коэффициенты
Значения
|
Y′о м
|
φ′о рад
|
М′о тм
|
Q′o т
|
Y″о м
|
φ″о рад
|
|
|
|
|
Нормативные
|
4,68×10-3
|
-1,42×10-3
|
-1,0
|
1,6
|
0,88×10-3
|
-0,34×10-3
|
-2,52×10-3
|
-0,60×10-3
|
-0,89×10-3
|
2,53×10-3
|
Расчетные
|
7,60×10-3
|
-2,16×10-3
|
-0,3
|
2,1
|
1,31×10-3
|
-0,51×10-3
|
-4,89×10-3
|
-0,90×10-3
|
-0,27×10-3
|
3,32×10-3
|
Таблица 8
Определение М (расчетные значения)
α2EJ=1120
|
z, м
|
Y′о
А3
|
|
|
|
Y″о
А3
|
|
|
|
М′z тм
|
M″z тм
|
Мz тм
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
-0,27×10-3
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
-0,27×10-3
|
0,00
|
-0,30
|
0,00
|
-0,30
|
1
|
1,73
|
-1,26×10-3
|
0,41×10-3
|
-0,26×10-3
|
3,29×10-3
|
-0,22×10-3
|
0,07×10-3
|
2,18×10-3
|
-0,15×10-3
|
2,44
|
-0,17
|
2,27
|
2
|
3,45
|
-9,85×10-3
|
6,43×10-3
|
-0,06×10-3
|
5,45×10-3
|
-1,70×10-3
|
1,18×10-3
|
1,97×10-3
|
-0,52×10-3
|
2,20
|
-0,58
|
1,62
|
3
|
5,18
|
-26,95×10-3
|
29,35×10-3
|
1,26×10-3
|
-2,95×10-3
|
-4,64×10-3
|
5,40×10-3
|
0,71×10-3
|
0,76×10-3
|
0,79
|
0,85
|
1,64
|
4
|
6,90
|
-12,27×10-3
|
57,35×10-3
|
4,85×10-3
|
-49,85×10-3
|
-2,11×10-3
|
10,56×10-3
|
0,08×10-3
|
8,45×10-3
|
0,09
|
9,46
|
9,55
|
Таблица 9
Определение Qz (расчетные значения)
α3EJ = 632
|
z, м
|
Y′о
А4
|
|
|
|
Y″о
А4
|
|
|
|
Q′z м
|
Q″z м
|
Qz м
|
0
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
3,32×10-3
|
0,00
|
0,00
|
3,32×10-3
|
0,00
|
2,10
|
0,00
|
2,10
|
1
|
1,73
|
-3,80×10-3
|
1,63×10-3
|
0,03×10-3
|
3,21×10-3
|
-0,65×10-3
|
0,30×10-3
|
1,07×10-3
|
-0,35×10-3
|
0,68
|
-0,22
|
0,46
|
2
|
3,45
|
-14,80×10-3
|
12,60×10-3
|
0,53×10-3
|
-0,19×10-3
|
-2,42×10-3
|
2,32×10-3
|
-1,86×10-3
|
-0,10×10-3
|
-1,17
|
-0,06
|
-1,11
|
3
|
5,18
|
-15,00×10-3
|
33,10×10-3
|
2,39×10-3
|
-21,65×10-3
|
-2,58×10-3
|
6,09×10-3
|
-1,16×10-3
|
3,51×10-3
|
-0,73
|
2,22
|
1,49
|
4
|
6,90
|
70,25×10-3
|
1,75×10-3
|
4,21×10-3
|
-76,82×10-3
|
12,11×10-3
|
0,32×10-3
|
-0,61×10-3
|
12,43×10-3
|
-0,38
|
7,85
|
7,47
|
Таблица 10
Определение Yz (нормативные
значения)
|
z, м
|
Y′о
А1
|
|
|
|
Y″о
А1
|
|
Y′z м
|
Y″z м
|
Y′z см
|
Y″z см
|
Yz см
|
0
|
0,00
|
4,68×10-3
|
0,00
|
0,00
|
0,00
|
0,88×10-3
|
0,00
|
4,68×10-3
|
0,88×10-3
|
0,47
|
0,09
|
0,56
|
1
|
1,73
|
4,64×10-3
|
-2,51×10-3
|
-0,44×10-3
|
0,42×10-3
|
0,87×10-3
|
-0,60×10-3
|
2,11×10-3
|
0,27×10-3
|
0,21
|
0,03
|
0,24
|
2
|
3,45
|
3,44×10-3
|
-4,59×10-3
|
-1,71×10-3
|
3,31×10-3
|
0,65×10-3
|
-1,09×10-3
|
0,45×10-3
|
-0,44×10-3
|
0,04
|
-0,04
|
0,00
|
3
|
5,18
|
-4,34×10-3
|
-2,61×10-3
|
-2,87×10-3
|
9,76×10-3
|
-0,82×10-3
|
-0,62×10-3
|
-0,06×10-3
|
-1,44×10-3
|
-0,01
|
-0,14
|
-0,15
|
4
|
6,90
|
-27,39×10-3
|
14,37×10-3
|
0,82×10-3
|
11,51×10-3
|
-5,15×10-3
|
3,56×10-3
|
-0,09×10-3
|
-1,59×10-3
|
-0,01
|
-0,16
|
-0,17
|
Таблица 11
м
|
Вертикаль 1 Y1/В
= 0,213
|
Вертикаль 2 Y2/В
= 0,125
|
αz
|
σz = αzPo
|
σz hi
|
αz
|
σz = αzPo
|
σz hi
|
7,8
|
0,782
|
11,89
|
|
0,679
|
10,32
|
|
10,4
|
0,687
|
10,44
|
29,03
|
0,597
|
9,07
|
25,21
|
14,1
|
0,571
|
8,68
|
35,37
|
0,503
|
7,65
|
30,93
|
15,7
|
0,531
|
8,07
|
13,40
|
0,467
|
7,10
|
11,80
|
16,7
|
0,508
|
7,72
|
7,89
|
0,449
|
6,82
|
6,96
|
19,7
|
0,436
|
6,89
|
21,91
|
0,411
|
6,24
|
19,59
|
20,8
|
-
|
-
|
16,79
|
0,391
|
5,95
|
6,70
|
22,3
|
0,430
|
6,54
|
|
-
|
-
|
-
|
ω = ω1+ω2 = (2,50+1,78)×10-3 = 4,28×10-3
рад.
Нормативный угол поворота:
Расчетная величина (коэффициент
перегрузки 1,5):
φ″h = 1,5×0,91×10-3
= 1,36×10-3 рад.
5. Определение неизвестных начальных параметров
От нормативных нагрузок:
От расчетных нагрузок:
6. Построение эпюр моментов, поперечных сил, перемещений
Определение Мz, Qz, Yz произведено
в табл. 7-10 (см. табл. 7-10), результаты графиков даны на рис. 5.
Рис. 5. Эпюры Yz, Мz, Qz:
1 - Y′z, М′z, Q′z; 2 - Y″z, М″z, Q″z; 3 - Yz = Y′z+ Y″z; Мz =
M′z+M″z; Qz = Q′z+Q″z
7. Проверка допустимости перемещений
Yo
= Y′о+Y″о =
4,68×10-3+0,88×10-3
= 5,56×10-3
= 0,56 см < 1 см.
8. Проверка прочности основания
Определение давления
где N+ΣN = 192+1,1×6,8 = 199,5; Fф
= 2,2×12 =
26,4 м2;
Р1max
= 16,9 т/м2.
Давление определяется формулой:
σh =
αz рo;
Рo =
1,2×15,2 =
18,2 т/м2; αz = 0,679;
σh = 0,679×18,2 = 12,3 т/м2.
Нахождение
общего давления у передней грани фундамента:
q = σh+P1+γ′hn
где γ′hn - природное
давление;
q =
12,3+16,9+2,1×1,8
= 32,98 т/м2 = 3,30 кг/см2.
Расчетное сопротивление
выражается формулой:
R = 1,2 {R'[1+K1(а-2)]+K2γ′(hn-3)+(K2-0,1) σh};
K1 =
0,08; K2
= 0,25; R' = 2,0
кг/см2;
R = 1,2 {2,0 [1+0,08(2,2-2)]+0,25×2,1(1,8-3)+(0,25-0,1)×12,3}
= 3,9 кг/см2 > q
= 3,30 кг/см2.
Прочность основания обеспечена.
9. Проверка прочности подстилающего слоя мягкопластичной глины
определяется формулой:
αzPo = 0,538×18,2 = 9,79 т/м2; βzP1cp =
0,172×7,4 = 1,26 т/м2;
R =
1,2·{1/1+0,02·(2,2-2)/+0,15×2,1·(8,1-3)+(0,15-0,1)·9,79} =
1,2·(1+1,6+0,49) = 3,70 кг/см2;
βzP1cp+αzPo+
γ′z =
1,26+9,79+2,1×8,1 = 28 т/м2 = 2,8 кг/см2 < R =3,7
кг/см2.
Прочность подстилающего слоя
обеспечена.
10. Определение осадки основания
Действующая нормативная
нагрузка;
РoH = 15,2 т/м2;
В = 26 м; Ỹ = 4,43 м;
а =
2,2м; bф
= 12 м.
Расчет давлений по оси z1 (см. рис.
4 б) приведен в табл.12.
Таблица 12
№ п/п
|
м
|
z1-h1 м
|
αz
|
βz
|
αzPo т/м
|
βzP1 т/м
|
αzPo+βzP1 т/м
|
1
|
7,8
|
0,0
|
0,738
|
1,000
|
11,22
|
6,80
|
18,02
|
2
|
8,7
|
0,9
|
0,698
|
0,875
|
10,61
|
5,95
|
16,56
|
3
|
9,6
|
1,8
|
0,674
|
0,630
|
10,18
|
4,28
|
14,46
|
4
|
10,4
|
2,6
|
0,644
|
0,471
|
9,79
|
3,20
|
12,99
|
5
|
12,1
|
4,3
|
0,594
|
0,292
|
9,03
|
1,99
|
11,02
|
6
|
14,1
|
6,3
|
0,537
|
0,188
|
8,16
|
1,28
|
9,44
|
7
|
15,7
|
7,9
|
0,498
|
0,137
|
7,57
|
0,93
|
8,50
|
8
|
16,7
|
8,9
|
0,478
|
0,117
|
7,27
|
0,80
|
8,07
|
9
|
19,7
|
11,9
|
0,434
|
0,079
|
6,60
|
0,54
|
7,14
|
10
|
22,7
|
14,9
|
0,415
|
0,040
|
6,31
|
0,27
|
6,58
|
Функции влияния
таблица 1
|
А1
|
В1
|
С1
|
Д1
|
A2
|
В2
|
С2
|
Д2
|
А3
|
В3
|
С3
|
Д3
|
А4
|
В4
|
С4
|
Д4
|
0.0
|
1,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
1,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
1,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
0,000
|
1,000
|
0,5
|
1,000
|
0,500
|
0,125
|
0,021
|
-0,003
|
0,999
|
0,500
|
0,125
|
-0,021
|
-0,005
|
0,999
|
0,500
|
-0,125
|
-0,042
|
0,008
|
0,999
|
1,0
|
0,992
|
0,997
|
0,499
|
0,167
|
-0,042
|
0,983
|
0,996
|
0,499
|
-0,167
|
-0,083
|
0,975
|
0,994
|
-0,499
|
-0,333
|
-0,125
|
0,967
|
1,5
|
0,937
|
1,468
|
1,115
|
0,560
|
-0,210
|
0,874
|
1,453
|
1,111
|
-0,559
|
-0,420
|
0,811
|
1,437
|
-1,105
|
-1,116
|
-0,630
|
0,747
|
2,0
|
0,735
|
1,823
|
0,924
|
1,308
|
-0,658
|
0,471
|
1,735
|
1,899
|
1,295
|
-1,314
|
0,207
|
1,646
|
-1,848
|
-2,578
|
-1,966
|
-0,037
|
2,4
|
0,347
|
1,874
|
2,609
|
2,195
|
-1,339
|
-0,303
|
1,613
|
2,519
|
-2,141
|
-2,663
|
-0,949
|
1,352
|
-2,339
|
-4,228
|
-3,973
|
-1,592
|
2,6
|
0,033
|
1,755
|
2,907
|
2,124
|
-1,815
|
-0,926
|
1,335
|
2,750
|
-2,621
|
-3,600
|
-1,877
|
0,917
|
-2,437
|
-5,140
|
-5,355
|
-2,821
|
3,0
|
-0,928
|
1,037
|
3,225
|
3,858
|
-3,053
|
-2,824
|
0,068
|
2,804
|
-3,540
|
-6,000
|
-4,688
|
-0,891
|
-1,969
|
-6,765
|
-8,840
|
-6,520
|
3,5
|
-2,928
|
-1,272
|
2,463
|
4,980
|
-4,981
|
-6,708
|
-3,586
|
1,270
|
-3,919
|
-9,544
|
-10,340
|
-5,854
|
1,074
|
-6,789
|
-13,692
|
-13,826
|
4,0
|
-5,853
|
-5,941
|
-0,927
|
4,548
|
-5,533
|
-12,158
|
-10,608
|
-3,166
|
-1,614
|
-11,731
|
-17,919
|
-15,076
|
9,244
|
-0,358
|
-15,610
|
-23,140
|
4,5
|
-9,059
|
-13,416
|
-8,773
|
0,255
|
-5,610
|
-17,412
|
-21,302
|
-14,527
|
6,640
|
-7,610
|
-24,084
|
-28,484
|
25,232
|
19,892
|
-6,92
|
-29,105
|
5,0
|
-10,394
|
-22,476
|
-22,428
|
-11,158
|
1,795
|
-17,217
|
-32,970
|
-32,216
|
24,976
|
-11,949
|
-19,601
|
-41,356
|
49,085
|
52,706
|
30,074
|
-17,676
|
Таблица 2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А1В2-А2В1
|
0,5
|
192,026
|
72,004
|
576,243
|
0,125
|
0,042
|
-0,500
|
0,005
|
0,021
|
0,125
|
1,001
|
1,0
|
24,106
|
18,030
|
36,486
|
0,494
|
0,329
|
-0,992
|
0,082
|
0,164
|
0,496
|
1,017
|
1,5
|
7,349
|
8,101
|
7,838
|
1,028
|
1,014
|
-1,415
|
0,378
|
0,511
|
1,064
|
1,127
|
2,0
|
3,418
|
4,737
|
3,213
|
1,460
|
1,841
|
-1,644
|
0,903
|
0,954
|
1,660
|
1,546
|
2,4
|
2,327
|
3,526
|
2,227
|
1,586
|
2,240
|
-1,685
|
1,285
|
1,213
|
2,060
|
2,405
|
2,6
|
2,048
|
3,163
|
2,013
|
1,596
|
2,330
|
-1,687
|
1,421
|
1,302
|
2,242
|
3,154
|
3,0
|
1,758
|
2,727
|
1,818
|
1,586
|
2,385
|
-1,691
|
1,597
|
1,438
|
2,608
|
5,786
|
3,5
|
1,641
|
2,502
|
1,757
|
1,584
|
2,389
|
-1,711
|
1,725
|
1,596
|
3,082
|
13,307
|
4,0
|
1,621
|
2,441
|
1,751
|
1,600
|
2,401
|
-1,732
|
1,826
|
1,762
|
3,546
|
32,351
|
4,5
|
1,621
|
2,432
|
1,750
|
1,613
|
2,417
|
-1,743
|
1,916
|
1,919
|
3,974
|
82,480
|
5,0
|
1,621
|
2,431
|
1,749
|
1,618
|
2,426
|
-1,746
|
1,994
|
2,059
|
4,367
|
219,296
|
Источник информации: https://internet-law.ru/stroyka/text/49318
На эту страницу сайта можно сделать ссылку:
На правах рекламы:
|