МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

« МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ

АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА»

Судомеханический факультет

Кафедра «Подъемно-транспортные машины и комплексы»

ПРИМЕР

расчетно-графической работы

Расчет причальной набережной в виде стального

одноанкерного больверка

вариант № 100

Специальность 150900

Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов

Выполнил курсант группы №

___________________________

Принял доцент кафедры «ПТМ и К»

Рыбников А.М.

Новороссийск 2006 г.

1. Физические величины, используемые при работе больверка.

1.1. Сила, нагрузка, вес: кг, т, Н

1 кг =10 Н 1 т. 10⁴ Н = 10 кН

2. Линейная нагрузка: кгс/м

1 кг/м = 10 Н/м

2. Давление, напряжение: кг/см² ; т/м² ; Па

1 кг/см² = 10 т/м² = 10⁵ Па =100 кПа = 0,1 МПа

1 т/м² = 10 кПа =0,01 МПа

1.4 Объемный вес грунта ρ: гр/см ³, т/м³

1г/см³ = 1 т/м³

1.5. Угол внутреннего трения грунта φ = град

от 0º до 45º–в зависимости от вида грунта

1.6. Сцепление грунта c: кг/см² , Па

от 0 до 1 кг/см² – в зависимости от вида грунта

2. Исходные данные к варианту №100

2.1.Выполняем расчетную схему(рис.1) и на неё наносим исходные данные.

2.2.Числовое значение расчетной нагрузки на Прикордонной полосе для всех вариантов назначено эмпирически равным:

q₀=4т/м²=40кПа=0,4 кг/см²

2.3. Физико-механические характеристики грунтовой засыпки за шпунтовой стенкой до уровня воды (УВ)

с₁=0 –для всех вариантов работы

ρ₁=1,75 г/см³=1,75 т/м³ – из табл. 1

φ₁=32º- из табл.1

2.4. Физико-механические характеристики грунтовой засыпки за шпунтовой стенкой ниже уровня воды (УВ) до дна акватории

с₂=0 –для всех вариантов работы

ρ₂=1,5 г/см³=1,5 т/м³–для всех вариантов работы

φ₂=26º-из табл.1

2.5. Физико-механические характеристики дна, состоящего из грунта естественного сложения

с₃ =6кПа=0,06 кг/см² =0,6 т/м²-из табл.1

ρ₃ =1,5 г/см³=1,5 т/м³-для всех вариантов работы

φ₃ =16º-из табл.1

2.6.Свободная высота стенки больверка

Н=10,2м –из табл.1

2.7. Высота наданкерной части стенки больверка (от анкерной тяги до кордона)

t=2,2м –из табл.1

Во избежание коррозии металлической анкерной тяги, она должна быть расположена как минимум на 0,5м., выше уровня воды(УВ). Для удобства вычислений принимаем равной 3,0м - 2,2м = 0,8м

2.8. Ориентировочная глубина забивки шпунта

l = 0,8H=0,8*10,2 = 8,16м.

2.9. Общая длина шпунта

L = H+ l = 10,2 +8,16= 18,36м.

Так как шпунты изготавливают длиной кратной 1м. принимаем L = 19,0м.,

тогда l = 19,0 -10,2=8,8м

3.Статический расчет больверка

Расчет производим графоаналитическим методом (рис. 2) в следующей последовательности.

3.1. Вычисляем активное давление грунта, грунтовой засыпки и естественного сложения e_a на шпунтовую стенку используя формулу

e_{a i} = [q₀+∑(ρ_ih_i)] λ_{φ i} ,

где q₀=40кПа=4т/м² – расчетная равномерно распределенная нагрузка на покрытие причала(коммерческие грузы);

ρ_i –объемный вес i-го слоя грунта, т/м³;

h_i –мощность(высота) i-го слоя грунта величиной от 0,5 до 1,0м. ; для удобства вычисления принимаем i=1,0м.;

λ_{φ i} –коэффициент бокового давления грунта на стенку(распор);

λ_{φ i}=tg²(45º-φ_i/2),

где λ_{φ i} – угол внутреннего трения i-го слоя грунта, град

Если i-й слой грунта обладает сцеплением, то в пределах всего слоя этого грунта боковое давление (распор) уменьшают на величину e_{λi cφi}

e_{λi cφi}=-2c_itg(45-φ_i/2),

где с_i –сцепление i-го слоя грунта, кПа

3.2. Вычисляем λ_ai для трех слоев (см. рис.1): слой до уровня воды (λ_a1), ниже уровня воды до дна (λ_a2) и ниже дна (λ_a3)

λ_a1=tg²(45º-32º/2)=tg²(29º)=0,31

λ_a2=tg²(45º-26º/2)=tg²(32º)=0,39

λ_a3=tg²(45º-16º/2)=tg²(37º)=0,57

3.3.Сцеплением, согласно исходным данным, обладает только грунт природного сложения (с₁,с₂), залегающий ниже дна. Поэтому e_{λi cφi} вычисляем тоже только для этого слоя

e_{λi cφ3}=-2c₃tg(45-φ₃/2)=-2*6*tg(37º)=-12*0.7536= -9,04

3.4.Полученные данные вносим в табл.1 и вычисляем e_λi ( последняя колонка)

3.5. По табличным значениям e_λi строим эпюру активного давления грунта на шпунтовую стенку (распор) справа от оси стенки в масштабе 1:50 (рис 2a)

3.6.Интенсивность пассивного давления грунта e_λi вычисляем по формуле

e_{a i}=[q₀+∑(ρ_ih_i)] λ_{φ i}К₁

Таблица 1